对弹体侵彻混凝土靶体阻力函数计算公式的探讨

基于动态球形空腔膨胀理论,探讨了混凝土材料的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、压力硬化系数对阻力函数的影响,并指出,混凝土靶体的弹性模量和单轴抗压强度对阻力函数影响较明显,而泊松比和压力硬化系数的影响可以忽略不计。在此基础上,该文忽略泊松比和压力硬化系数的影响,通过引入弹性模量与单轴抗压强度的关系式,分别建立了基于弹性-断裂-塑性和弹性-塑性两种靶体响应模型下,同时考虑单轴抗压强度和弹性模量影响的阻力函数理论公式,并建立了弹体侵彻靶体的加速度时程计算模型。通过与不同尺寸弹体侵彻实验数据对比,验证了该文提出阻力函数表达式的适用性及其在加速度时程以及较大尺寸弹体侵彻深度计算中的优 越性。     

应变速率型RC梁柱显式分析单元及其在ABAQUS软件中的实现

为准确、高效地分析钢筋混凝土(RC)梁柱结构在强动载作用下的损伤破坏甚至倒塌,建立了能够描述大变形、大应变的空间纤维Timoshenko梁单元,并将其与考虑率相关效应的钢筋、混凝土材料模型相结合,通过用户显式单元子程序在ABAQUS中实现。基于所建立的应变速率型3D纤维梁显式单元,借助ABAQUS的前后处理及求解功能,对爆炸荷载作用下的RC梁柱构件的动态响应和破坏模式及RC框架结构的连续性倒塌进行分析。结果表明:建立的应变速率型3D纤维梁柱单元能够合理描述RC构件的变形特性及钢筋、混凝土的应变速率效应;可以模拟爆炸作用下RC构件的弯曲、弯剪及直剪破坏模式,以及RC框架的连续倒塌过程;将纤维梁柱单元与率相关模型相结合于ABAQUS软件提供了一种强动载作用下高效、精确的RC结构非线性分析方法。     

Bernard岩体侵彻深度计算公式及其讨论

为避免防护工程设计确定战斗部对岩体的侵彻深度时使用错误的公式形式及参数量纲单位导致错误的计算结果,在分析3个Bernard岩体侵彻深度计算公式的基础上,明确了正确的公式形式及式中参数的量纲单位;根据对公式特点及公式计算侵彻深度与试验数据的对比分析,讨论了3个Bernard岩体侵彻深度计算公式的计算精度及适用范围,得到了Bernard公式C的适用性和计算精度优于Bernard公式A和Bernard公式B的结论.     

三维编织钢纤维增强混凝土的冲击压缩性能

采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土成型工艺,成功制备出钢纤维体积率(φf)为5%(SC05)和10%(SC10)的三维编织钢纤维增强混凝土(3-D braid steel fiber reinforced concrete,3D-BSFC),采用直径为75mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置研究了混凝土基体材料(SC0)及其相应的3D-BSFC试样在3种应变率下的冲击压缩力学性能。结果表明:在应变率约120s–1下,基体抗压强度为C50,试样SC0、试样SC05和试样SC10的冲击压缩强度分别是其静态强度的2.99倍、1.73倍和1.12倍,峰值应变达到0.0043,0.0079和0.0088,冲击弹性模量分别是其静态弹性模量的1.43倍、1.35倍和1.38倍,冲击压缩韧性指数分别达到1.22、3.12和8.21,与基准试样SC0相比,在应变率分别约为120s–1和130s–1时,试样SC05的冲击压缩强度分别提高了29%和21%,试样SC10分别提高了50%和45%。当应变率提高到130s–1时,试样SC0、试样SC05和试样SC10的峰值应变分别降低到0.0042,0.0060和0.0058,冲击压缩韧性指数分别提高到1.38,3.69和9.10。因此,3D-BSFC是应变率敏感材料,随着应变率的提高,材料的强度、弹性模量和韧性均有明显提高,峰值应变有所降低,而且φf越高,钢纤维的动态增强和增韧效果越明显。     

土钉支护技术工程应用中若干问题分析及对策

根据目前国内外工程界和学术界对于土钉支护技术的应用和研究现状，本文详细讨论分析了其在基坑工程设计施工中存在的主要问题，并提出了解决思路或方法     

梁的剪力动力系数的确定

分别应用振型叠加法和非线性有限元方法,研究了线性和非线性条件下梁的剪力响应,给出了抗爆结构设计计算所需要的剪力动力系数。研究结果表明:(1)在突加三角形荷载作用下,正向剪力动力系数随荷载作用时间与基本周期比(td/T1)的增大而增大,负向剪力动力系数先随td/T1的增大而增大,在保持常值前随td/T1的增大而略有减小;而在升压平台型荷载作用下,正向剪力动力系数随荷载升压时间与基本周期比(tr/T1)的增大而减小。(2)正向和负向剪力动力系数都随厚跨比(h/l)的增大而增大。(3)当梁进入塑性响应阶段后,随着延性比的增大,与弹性响应相比支座剪力逐渐减小;剪力的降低幅度随荷载作用时间(td)或升压时间(tr)的增大而减小。     

深部巷道块系围岩分析模型及稳定性探讨

深部岩体具有典型的不均匀、不连续的自应力块系等级构造结构。由于浅部巷道围岩应力场分析是基于连续介质力学理论,没有考虑岩体的块体特性,因而无法应用于深部巷道块系围岩的应力场分析。考虑到深部巷道块系围岩破坏类型主要表现为峰后岩块沿软弱接触面的剪切滑移破坏,通过建立深部巷道的平面应变块系围岩模型,得到了轴对称条件下岩块相互作用的解析解;分别假设岩块之间的接触满足刚塑性和Mohr-Coulomb屈服条件,推导得出上述两种屈服条件下的块系围岩模型和连续介质模型的围岩支护力的计算公式。对比分析表明:围岩块体构造特性对深部巷道施工和承载力设计计算有重要的影响;通过假设块体间剪应力与剪切滑移满足分段线性关系,得到了块系围岩径向位移,剪应力和剪切滑移量的解析表达式,引入无量纲化的深部巷道块系围岩稳定性参数λ,并得出当λ<1时块系围岩是稳定的,当λ>1时块系围岩是不稳定的。     

Mechanism of zonal disintegration phenomenon in enclosing rock mass around deep tunnels

In order to study the mechanism of the zonal disintegration phenomenon (ZDP), both experimental and theoretical investigations were carried out. Firstly, based on the similarity law, gypsum was chosen as equivalent material to simulate the deep rock mass, the excavation of deep tunnel was modeled by drilling a hole in the gypsum models, two circular cracked zones were measured in the model, and ZDP in the enclosing rock mass around deep tunnel was simulated in 3D gypsum model tests. Secondly, based on the elasto-plastic analysis of the stressed-strained state of the surrounding rock mass with the improved Hoek-Brown strength criterion and the bilinear constitutive model, the maximum stress zone occurred in vicinity of the elastic-plastic interface due to the excavation of the deep tunnel, rock material in maximum stress zone is in the approximate uniaxial loading state owing to the larger tangential force and smaller radial force, the mechanism of ZDP was explained, which lay in the creep instability failure of rock mass due to the development of plastic zone and transfer of the maximum stress zone within the rock mass. Thirdly, the analytical critical depth for the occurrence of ZDP was obtained, which depended on the mechanical indices and stress concentration coefficient of rock mass. Foundation item: Projects(50525825, 90815010) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2009CB724608) supported by the Major state Basic Research Development Program of China     

建议不引入对动点的绝对动量矩定理

对动点绝对动量矩定理的引入使理论力学的动量矩定理部分概念太多不便应用。繁琐的原因是绝对动量矩的概念为两个坐标系中观察到的量的合成,而合理的概念应为对动点的相对动量矩。通过例题验证了应用对动点的绝对动量矩定理计算比用对动点的相对动量矩定理复杂。     

刚玉骨料超高性能水泥基材料抗侵彻试验和细观数值模拟

混凝土抗钻地武器侵彻能力由基体强度和骨料硬度与粒径共同控制。为了研发具备更高抗侵彻能力的混凝土材料,利用刚玉超高强高硬的特点,将刚玉碎石作为粗骨料,制备出刚玉骨料超高性能水泥基材料(CA-UHPCC)。开展了不同骨料粒径(5~20 mm、35~45 mm、65~75 mm)的CA-UHPCC以及高强混凝土(HSC)靶体的中等口径弹体侵彻试验。通过与前期完成的玄武岩骨料超高性能水泥基(BA-UHPCC)靶体的弹体侵彻试验进行对比,验证了CA-UHPCC较BA-UHPCC和HSC具备更加优异的抗侵彻性能。进一步建立了考虑粗骨料形状随机生成和空间位置随机分布以及粗骨料/砂浆界面层的混凝土三维细观模型,对弹体冲击速度,骨料类型和体积率对混凝土靶体抗侵彻性能的影响进行了细观数值模拟。结果表明,靶体抗侵彻能力随着骨料强(硬)度,粒径和体积率的增大而提高,高强(硬)度和大粒径(大于1.5倍弹径)粗骨料可引起弹体磨蚀和断裂。