POZD涂覆钢板加固钢筋混凝土板抗爆性能研究

为了研究聚异氰氨酸酯噁唑烷(Polyisocyanate oxazodone, POZD)聚合物高分子材料涂覆钢板-钢筋混凝土板在接触爆炸荷载作用下的抗爆性能,开展了接触爆炸试验和数值模拟研究,对其破坏特征进行分析。采用有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土板、炸药、钢板和POZD的有限元模型,讨论了不同药量下POZD涂覆钢板加固钢筋混凝土板的破坏模式和破坏特征。试验及数值结果表明：在钢板-钢筋混凝土板背面涂覆POZD涂层能有效提升结构的抗爆性能;在接触爆炸作用下,POZD涂覆钢板加固钢筋混凝土板试件呈现四种破坏模式。     

UHPC防护工程材料研究进展

现代战争对防护工程材料性能提出了更高要求。超高性能混凝土(UHPC)作为一种高强度的建筑材料,其抗压强度大于150 MPa,抗折强度大于30 MPa,同时具备抗多次打击能力,相较于普通混凝土其防护性能提升巨大。介绍了UHPC材料在对抗多次冲击、侵彻、爆炸和侵爆耦合条件下的防护性能及UHPC材料的防护机理。为进一步提高UHPC材料的抗侵彻性能,提出功能梯度设计方法,使用高强骨料和纤维对UHPC材料进行梯度强化,并从实验方法、数值仿真、理论研究等3个方面概述功能梯度UHPC的设计理念和研究进展。     

基于量纲分析的地下结构顶板外爆炸荷载分布

爆炸强动载是导致地下结构毁伤的直接因素,研究得出的结构爆炸荷载分布规律对地下结构抗爆防护具有重要意义。以地下双舱管廊为试验结构,开展了22炮次结构爆炸荷载机理试验。在实测荷载数据基础上,采用结合量纲分析的非线性拟合法研究地下结构顶板荷载及分布规律。与经验公式法相比,结合量纲分析的非线性拟合法对结构爆炸荷载预测精度更高;装药设置对结构爆炸荷载分布产生影响,爆距的减小增加了荷载不均匀性。     

地冲击作用下深埋地下结构性能指标有限元分析及其静载试验设计

为了得到地冲击荷载作用下深埋地下结构可用于易损性研究的性能指标,分析了爆炸荷载作用下深埋直墙圆拱地下结构的动力响应规律和特点,提出等效静载计算模型,对比静载、动载作用下结构变形、受力和破坏状态。分析结果表明：静载模型可以反映地冲击荷载作用下地下结构整体弯曲变形及局部破坏状态,证明了将圆拱顶部挠度作为地冲击作用下地下结构性能指标合理有效。设计确定地冲击作用下地下结构性能指标静载试验方案,即模型几何缩尺为3/10,采用抗压强度为40 MPa的微粒混凝土和HRB400细钢丝制作结构模型,利用抗压强度为20 MPa的细骨料混凝土模拟围岩;试验初始阶段采用力控制加载,待结构屈服后转为位移控制加载;承载力上限约为5 000 kN。     

低频脉冲磁场对屏蔽体耦合特性的试验研究

低频脉冲磁场对屏蔽体的耦合效应与低频磁场自身参数、屏蔽体尺寸、材料特性及屏蔽体结构有关,作用过程比较复杂,实际耦合强度和规律应以试验研究结果确定。目前关于时变磁场的研究成果主要集中在单频磁场、快沿磁场等方面,而且效应试验研究较少。针对此种情况,文章选取钢板、纯铁板和铜板等几种常用的金属材料,制作了相应的屏蔽体缩比模型,利用低频脉冲磁场模拟试验系统研究了两者的耦合规律,分析了电磁参数等因素对耦合特性的影响,在一定程度上弥补了目前研究成果的不足。     

轻骨料水泥基多功能吸波材料的制备及有限元分析

为分析轻骨料种类及粒径对吸波材料性能的影响,采用五种从微米级至毫米级粒径的轻骨料制备了轻质水泥基吸波材料,测试其电磁参数和反射损耗(RL),采用有限元分析方法构建了二维截面模型,模拟吸波材料内部电磁场分布情况,并测试了吸波材料的力学性能和导热系数。结果表明,增加轻骨料掺量和增大粒径可改善水泥基材料的阻抗匹配性能,提升平均RL,拓宽有效吸波频宽,吸收峰向高频移动。20 mm厚度时,吸波材料在低频1.2 GHz处最优RL为-29.1 dB,在较高频5.9 GHz处最优RL为-20.9 dB,有效吸波频宽最宽可达14.49 GHz。有限元模拟结果表明,轻骨料可改变电磁波传输方向,增加电磁波损耗途径,相邻骨料之间可产生较强损耗,其次是在骨料内部产生损耗,这为骨料种类、粒径选择与轻质吸波材料设计提供理论基础。增大轻骨料粒径会降低吸波材料的密度、力学强度与导热系数,使其吸波效能更好,保温效果更优。     

热熔压敏卷材清除放射性污染粉尘的试验研究

为了实现介质表面放射性污染粉尘的快速去污,提出一种应用热熔压敏卷材清除表面污染粉尘的方法。通过对热熔压敏胶黏剂与卷材基布的筛选,设计和制备了一种热熔压敏去污卷材,分别采用过100目、20目标准筛的粉尘模拟核爆落下灰和放射性污染颗粒物,对热熔压敏去污卷材进行模拟去污试验。试验结果显示,所制备的热熔压敏卷材在140 ℃、施加25 kPa以上压强时,对不锈钢表面的模拟放射性污染粉尘和颗粒物的单次去污率均在80%以上,最高达到92.5%。验证了热熔压敏卷材对表面放射性污染粉尘的去污效果,可为工程应用提供参考。     

爆炸冲击波超压加载伪随机网壳的分布规律研究

采用缩比模型爆炸试验与数值仿真相结合的方法,开展了爆炸冲击波超压加载伪随机网壳的分布规律研究。首先,选取具有代表性的某伪随机140面体网壳结构,开展了缩比模型爆炸试验,获得了表面特征测点的冲击波超压数据;之后,对比分析了试验与仿真结果的误差及原因,以试验数据为基础,建立了爆炸冲击波与某伪随机140面体网壳结构相互作用的数值仿真模型,并对空中爆炸和地面爆炸的3种不同距离共6种工况下,网壳结构的特征表面超压作用过程进行了计算和分析,拓展了试验结果;最后,对伪随机网壳表面冲击波超压分布规律进行了研究,并提出了增强网壳结构安全性的防护措施,为伪随机网壳结构抗冲击安全设计提供了参考。结果表明:与传统对称网壳结构相比,伪随机网壳在超压峰值分布规律和作用机制等方面都更为复杂,受到结构伪随机特性的影响,在相似位置表面,超压峰值也有明显差异;网壳迎爆面底部和中部超压峰值与其他部位相比,一般较高;在网壳外一定距离构筑防爆墙和加固网壳中部及底部节点的方法,可提升伪随机网壳结构的抗冲击安全性。     

战场设施体系概念及分类分级论证研究

战场设施体系从属战场体系,是备战打仗的重要依托,对作战体系有效运转、装备效能有效发挥具有重要支撑作用。初步辨析了战场设施概念内涵与外延,以及战场设施体系复杂多样性,构建了战场设施体系分类分级方法和原则。针对不同类别和层级的设施体系,重点研讨了其体系论证的典型应用场景和任务要求,为一体化系统论证提供思路。     

浅水爆炸下高桩钢管柱表面作用荷载实验研究

通过不同炸药量、不同爆炸距离、不同起爆深度的水中爆炸模型实验,研究了浅水爆炸条件下高桩钢管柱表面压力特征和空间分布规律,分析了比例爆距对冲击波峰值及空间分布影响,给出了钢管柱表面冲击波反射系数、绕射系数和抗爆设计中实际作用冲击波的工程算法。研究结果表明:水中爆炸作用下,反射和绕射冲击波近似同时作用在钢管柱表面,峰值沿柱身高度方向非均匀分;冲击波受水面影响程度相对较小,二次气泡脉动受水面影响程度较大;反射和绕射冲击波峰值均随炸药量增加、作用距离减小而增加。比例爆距相同,反射冲击波峰值相同,但炸药量小、爆炸距离近的实验工况绕射冲击波峰值相对较小;钢管柱表面冲击波反射系数和绕射系数随比例爆距增加而减小。比例爆距≥1.71时,钢管柱实际作用冲击波峰值可近似按自由场冲击波峰值的1.37倍计算。