基于希尔伯特黄变换的高压输气管道爆裂振动信号时频特性分析

为研究高压输气管道的爆裂冲击振动危害效应,对大口径X90管道实施了全尺寸爆破试验研究。试验测试了裂纹扩展速度、管内气体压力变化和地表的振动速度,并对结果进行了分析,揭示了管道爆裂地震波的形成机理及传播规律。在处理数据过程中,运用希尔伯特-黄变换(HHT)技术对振动信号进行了分析,准确获取了信号的时间-频率-能量分布特征。同时,验证了HHT方法在揭示隐含在数据中的物理意义方面具有的优越性能,适用于分析动态非平稳振动信号。     

爆轰波形对EFP性能影响的数值模拟

文中利用ANSYS／LS—DYNA软件，通过改变起爆方式（点起爆、环形起爆及平面起爆）产生不同的爆轰波形（球面波、喇叭波及平面波），对不同爆轰波形作用下EFP的成型过程进行了数值模拟，对不同爆轰波作用下EFP的成型性、飞行稳定性及穿甲能力进行了比较，从而得出不同爆轰波形对EFP性能的影响。结果表明：平面波、喇叭波作用下所形成的EFP较球面波作用下所形成的EFP有更高的性能。     

起爆方式对切割式多爆炸成形弹丸成形影响分析

利用LS-DYNA仿真软件对切割式多爆炸成形弹丸成形过程进行了数值模拟,模拟结果与网靶试验结果吻合较好.在此基础上进一步研究了起爆方式对弹丸速度和质量的影响.研究表明:该战斗部经网栅切割后能形成5枚具有一定质量和方向性的弹丸,有效提高了毁伤元的数量和毁伤面积;采用平面起爆方式时,中心与周边弹丸速度比点起爆分别提高了46％和28％,有效地增加了弹丸速度;随着弹丸速度的增加其质量降低,采用点起爆时弹丸质量最大,而平面起爆时最小,因此可根据具体目标选择合适的起爆方式,以提高对目标的打击毁伤概率.     

基于分形盒维数的爆破震动信号研究

根据爆破震动信号曲线的双尺度性特征，建立了分形盒维数模型。采用具有横向时间尺度δ1和纵向振幅尺度δ2的矩形网格覆盖波形曲线，在爆破震动信号有效记录部分内确定其主振动周期T，并以此确定爆破震动信号无标度区内k的取值范围。采用该模型计算出岩石场地进行深孔爆破试验时所采集震动信号的分形盒维数D。分析表明，分形盒维数D能反映爆破地震波主振频率大小；药量和距离对盒维数拟合直线方程参数b的影响明显，且两者关系与场地衰减指数α对地震波峰值强度的作用相近；获得了参数b与爆破地震波振动峰值A的关系式。分析证明了所建立分形盒维数计算模型的正确性，并以实例论证了爆破震动信号具有分形特征。     

重复爆炸载荷作用下薄壁方管动力响应研究

薄壁方管作为一种典型工程构件,在建筑、海洋、航天等领域应用广泛,其结构面临遭受重复爆炸的风险,开展薄壁方管在重复爆炸载荷作用下的动力响应研究具有重要现实意义。采用实验与数值模拟相结合的方法,对比分析了薄壁方管在单次和重复爆炸载荷作用下的动力响应。将壁厚4 mm、横截面边长100 mm的薄壁方管置于爆炸场中进行冲击实验,并利用非线性动力有限元程序LS-DYNA完全重启动功能及流体与固体耦合算法,对薄壁方管在单次爆炸和重复爆炸载荷下的非线性动力响应过程进行三维数值模拟;描述了方管在不同爆炸次数下的动力响应及损伤变形,给出了一种通过损伤因子反映爆炸载荷作用后材料损伤劣化的数值计算方法。研究结果表明：方管在重复爆炸作用下的变形会产生损伤积累;相同爆炸载荷作用下已变形损伤的方管相对无损方管其有效应变增量更大,在迎爆点周围区域、侧边以及塑性铰位置,前者有效应变增量达到了后者的2.47～3.88倍,容易引起方管更严重的毁伤;两侧边是方管较脆弱的区域,极易因应力集中产生较大的塑性应变,需要特别加强防护。     

多爆炸成形弹丸引爆带壳装药数值模拟研究

利用LS-DYNA有限元数值计算软件,对多爆炸成形弹丸(MEFP)战斗部冲击引爆带壳装药过程进行了模拟研究,对比分析了中心点、环形和平面3种起爆方式对MEFP的影响。相比中心点起爆,平面起爆时中心弹丸速度提高27.8%,动能提高87.5%;环形起爆下,中心弹丸速度提升24.6%,动能提升77.5%。3种起爆方式均能实现对带壳装药的冲击起爆,表明基于MEFP销毁带壳装药方法可行。相对于点起爆、环形起爆方式,采用平面起爆方式时弹丸发散角最小,弹丸束密集程度最高,利于提升未爆弹引爆率。     

弹丸对钢筋混凝土及SFRC靶侵彻特性研究

利用弹道靶系统，对钢筋混凝土与钢纤维混凝土（2％钢纤维含量）进行了垂直侵彻模型试验研究，得到了弹丸初速、弹坑直径、最大侵彻深度等试验参数。结合试验数据．分析了不同弹丸速度下两种靶体的开坑特性。引入了钢纤维混凝土材料韧度R，利用能反映材料韧度作用的修正ACE公式对侵彻深度进行了计算，计算结果与试验数据相吻合。并通过数值计算方法对侵彻过程中弹丸减速度时程曲线进行了分析。研究表明，钢纤维混凝土与相同基体钢筋混凝土相比具有良好的抗侵彻性能，且随弹丸速度提高作用愈显著。     

基于WEIBULL概率分布的钢纤维混凝土材料损伤演化分析

为研究钢纤维混凝土材料的损伤演化过程,通过WEIBULL概率分布估计了钢纤维混凝土材料的强度分布.利用钢纤维混凝土材料强度分布与损伤变量的关系,推导出了钢纤维混凝土材料的损伤演化方程,并利用线性拟合的方法来计算损伤演化方程的参数.最后利用试验数据推导了素混凝土与钢纤维混凝土的损伤演化方程.经比较,对应于相同的损伤变量,体积含量1%的钢纤维混凝土抗压强度比素混凝土增加14.7%,而体积含量3%的则提高40%.     

动能弹丸冲击侵彻混凝土靶数值模拟分析

应用显式动力有限元程序,对Φ37mm弹丸冲击侵彻普通混凝土及钢纤维混凝土问题进行了数值模拟分析。为了描述混凝土材料的非线性变形及断裂特性,计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型,侵彻深度计算结果与试验数据相吻合,并得到了侵彻过程中的主要物理图像和曲线。在此基础上分析研究了钢纤维混凝土与普通混凝土抗弹丸冲击侵彻性能的异同之处。