弹体高速侵彻岩石效应试验研究

为研究高速动能弹在岩石中的侵彻效应,在高速弹道炮上进行弹体对岩石靶体高速正侵彻的模型试验,试验最高弹体速度为1 450 m/s,得出侵彻深度与侵彻速度之间的关系,并建立弹体速度不大于弹体极限速度时弹体侵彻深度的经验公式,该公式与试验结果具有良好的一致性.同时,分析模型试验靶体破坏情况,对于一定尺寸的弹体和靶体,不同弹体速度将产生不同的靶体破坏类型.研究高速撞击条件下弹体侵彻能力、侵彻极限速度和质量损失等问题,分析影响弹体极限速度和质量损失的相关因素,可对高速动能弹侵彻岩石的侵深、加速度和质量损失等主要参数进行评估,为弹体战斗部和防护工程的设计提供有力的参考.与在混凝土靶体上的高速侵彻试验进行对比,说明无风化的硬质岩石可以作为良好的防护工程材料.     

高强钢弹对花岗岩正侵彻的实验研究

在压缩气体炮上开展了系列高强钢弹对花岗岩正侵彻的模型实验,获得了侵彻深度与侵彻速度的关系,建立了可用于高强度岩石侵彻深度预测的经验公式,该公式与实验结果一致性良好。同时,分析了模型实验靶体横向尺寸效应,对于一定尺寸的弹、靶体,存在确保数据有效的侵彻速度上限;估算了侵彻时靶体强度,侵彻时花岗岩强度高出其单轴抗压强度好几倍;采用能量守恒原理估算了侵彻过程中平均减速度,与数值模拟结果一致性良好;在材料试验机上开展了静态侵彻实验,静态侵彻未能实现深侵彻,这说明碰撞产生的应力波是实现深侵彻的关键因素。     

弹体高速侵彻岩石靶体深度计算

为研究弹体高速侵彻岩石靶体的侵彻机制转化规律,利用二级轻气炮开展了着靶速度1 100~1 780 m/s的模型试验,得到了弹体的质量损失规律,以及侵彻深度与侵彻速度之间的关系。试验结果表明,弹体对岩石类靶体的侵彻机制随撞击速度的增加会发生转化,由刚体侵彻转变为半流体侵彻,进入半流体侵彻阶段后弹体侵彻深度随撞击速度的增加急剧减小。基于提出的弹体质量理论模型结合BLZ公式的侵彻阻抗推导出考虑质量损失的弹体高速侵彻深度计算公式。将2个阶段的理论计算结果与侵彻试验数据进行了对比验证,侵彻深度和弹体质量变化规律均吻合较好,能够反映出侵彻机制的变化规律。     

细长弹侵彻防护工程材料靶体的试验和理论研究

通过大量模型试验、近似分析方法和数值模拟3种研究途径，对细长弹侵彻防护工程材料靶体的效应进行了较系统的研究。分析了细长弹侵彻防护工程材料靶体的侵彻机理和破坏效应、细长弹侵彻靶体中的应力波的传播规律，给出了适用的细长弹侵彻深度预估公式和方法。     

超高速弹对花岗岩侵彻深度逆减现象的理论与实验研究

利用100/30 mm二级轻气炮开展1.2~2.4 km/s着速下卵形长杆高强钢弹对花岗岩的侵彻效应实验研究,获得弹/靶宏观破坏形态,测量侵彻深度和侵彻后弹体回收质量等参数。实验结果表明:随着侵彻速度增加,侵彻深度呈现先线性增大后急剧降低再缓慢增长的三段式变化趋势,分别对应于3种不同的侵彻机制——刚性侵彻,半流体侵彻和流体侵彻。结合半流体侵彻阶段弹体半径微增而弹体质量骤减的实验现象,提出考虑弹体质量损失的侵深计算模型,并与实验结果相印证;分析弹体质量损失对弹体侵彻过程的影响,揭示超高速弹对花岗岩侵彻深度逆减现象的内在机制。     

超高速长杆弹对岩石侵彻、地冲击效应理论与实验研究

针对超高速动能弹侵彻、地冲击效应研究现状,指出超高速对地打击效应研究中存在的问题。利用流体弹塑性内摩擦侵彻理论对流体动力模型进行研究,阐明超高速动能弹与常规钻地弹侵彻的本质联系与区别,界定超高速侵彻速度内涵范围。研究表明:随弹体侵彻速度增加,靶体介质发生了从弹塑性状态–内摩擦拟流体–流体动力状态的转换,从而呈现出弹体质量磨蚀作用所致的侵彻深度逆转、弹体侵蚀作用所致侵彻深度趋向极限等超高速侵彻特征力学现象。此外,还给出岩石中超高速侵彻深度、成坑范围计算方法和公式。     

BLU-109B模型弹在岩石介质中成坑效应试验研究

国外防护工程设计规范中基本上采用经验法评估各种弹体对岩石介质的毁伤问题,而在我国现行规范中尚未涉及该方面的问题。根据相似准则建立弹坑比例半径同弹体侵彻深度和弹体装药参数的函数关系。通过试验和数据回归分析给出BLU–109B钻地模型弹在岩石介质中爆炸成坑的经验公式,并根据试验结果总结出了同等介质条件下弹速和装药对弹坑半径、弹坑深度及弹坑体积的影响曲线。试验结果表明：弹坑半径大小主要取决于弹速、装药量和岩石介质力学性能。在靶体相同和同等装药条件下弹速是毁伤岩石的主要因素。当弹速低于450 m/s时,弹坑半径大小主要取决于侵彻弹坑半径;当弹速超过450 m/s时,弹坑半径的大小将取决于装药爆炸后所形成的弹坑半径,弹坑体积将随之迅速增加。     

岩石高速-超高速侵彻效应研究进展

岩石类靶体侵彻研究紧贴防护需求,深入分析弹体高速侵彻下靶体毁伤机制,对确定防护层最小安全厚度、提升地下工程防护能力有重要意义。为全面了解宽速域、多形式的侵彻效应,系统总结岩石类靶体的侵彻试验和不同侵彻状态下的理论分析模型,分析弹体侵彻过程及靶体毁伤机制。此外,将预测弹体侵彻深度的解析和经验计算公式进行分类,对比分析弹体侵深影响因素,梳理超高速侵彻下岩石类靶体毁伤破坏效应,对未来超高速武器打击下地下工程防护能力的提升提出建议。     

汽车碰撞中护栏贯穿人体肝脏的损伤研究

汽车碰撞道路护栏导致的胸腹部肝脏损伤是最常见的事故损伤类型之一.为了分析城市道路护栏贯穿驾驶员人体肝脏组织产生损伤的相关因素,选取我国城市道路常见的矩形隔离护栏简化成薄壁长杆为例,根据前人在穿甲侵彻领域的动能杆高速侵彻问题的研究,利用高速长杆侵彻目标靶这一经典的弹靶系统损伤评估问题的基本概念、研究方法和理论模型,并将医...     

岩石非线性统一强度理论及其在岩体工程中的应用

以统一强度理论为基础,研究与岩石破坏子午线相匹配的非线性统一强度理论,取得以下研究成果: (1) 建立了一个适用于岩石的双剪力学模型,这一双剪模型包括两个较大剪切应力以及作用面上的正应力和较小主应力。根据其力学模型可以推出线性统一强度理论。 (2) 根据所建立的双剪力学模型,假设岩石单元体破坏时双剪应力与较小主应力之间为抛物线型关系,提出岩石非线性统一强度理论。岩石非线性统一强度理论中参数b的变化可以反映中间主应力效应。当b=0时,退化为Hoek-Brown强度准则,忽略中间主应力效应;当b=1时,中间主应力效应最大。 (3) 根据所建立的双剪力学模型,提出了广义非线性统一强度理论。广义非线性统一强度理论包括许多强度理论和屈服准则,当b =0时,则为统一屈服准则;当b =1.0,则为线性统一强度理论;当b =0.5时,则为岩石非线性统一强度理论,适应于脆性岩石;当0.5相似文献   

岩体强度理论综述

针对岩体材料力学性质的复杂性和非确定性,通过介绍理论强度准则和经验强度准则对岩体强度理论进行小结,以期为岩体工程的参数估计和稳定性评价提供更好的依据。     

岩石锚杆抗拔实验数据处理及可靠度分析

利用随机-模糊理论分析了复杂岩体中锚杆的锚固强度现场实验数据，提出了求解随机-模糊模型的有效方法，并通过实例证明了随机-模糊处理方法的正确性，以锚杆侧剪应力的指数分布形式为前提分析了锚杆受拉拔力作用时的可靠度。     

三轴压缩下岩石强度与破坏面角度的双剪理论分析

应用双剪理论对岩石在三轴压缩载荷下的强度和破坏特性进行了理论分析，并将分析结果与已有实验作了对比。研究表明，在岩石的强度特性方面，双剪理论所得分析结果与实验结果较吻合。而在岩石的破坏面角度方面，分析与实验尚需作进一步研究。这可能是由于岩石的破坏特性较之强度特性对其微观结构构造和实验面的条件更敏感所致。然而，作为一种宏观强度理论，双剪理论除了能很好地表述岩石的复杂强度特性外，还具有数学表达简明、便于工程应用等特点，是分析岩石在复杂应力条件下力学特性的有效工具。     

用统一强度理论求岩基极限承载力

基于统一强度理论,将岩基承载力问题视为空间问题,考虑了中间主应力的影响,推导出了岩基承载力的计算公式。当中间主剪应力的影响系数b=0时,其计算公式与采用Mohr-Coulomb强度理论所求得的解完全相同。并讨论了b对承载压力的影响,分析表明:岩基承载力随着b值的变化而不同,从而说明所推导公式对岩基承载力计算有一定的指导意义。     

基于Copula理论岩体质量Q值及波速与变形模量多变量相关性研究

 以锦屏I级水电站坝址大理岩岩体原位变形试验和勘察结果为例,在分析岩体变形模量 、纵波波速 以及岩体质量指标Q值间的两两相关关系的基础上,利用Copula函数能够描述多变量相关性的优点,构造了拟合 , 和Q值间关系的最优Copula函数,并在岩体变形模量估值中进行运用。研究结果表明,三维Clayton Copula函数是拟合岩体波速 ,Q值和变形模量 间相关关系最优Copula函数。利用构造的 - -Q间关系的最优Copula函数求条件概率,可在已知岩体 和Q值条件下计算其他方法对变形模量估值的保证率,或者计算具有一定保证率的岩体变形模量估值,得到具有最优拟合的变形模量估值。该方法建立多因素间的相关关系,使现场试验和勘察的数据得到充分利用,为建立岩体变形模量与岩体参数间相关关系及估值提供一种新的途径。     

基于Copula理论的岩体抗剪强度参数估值

以锦屏I级水电站坝址微新大理岩岩体原位大剪试验结果为例,分析岩体质量指标与抗剪强度参数间的相关性。利用Copula理论可将边缘分布和相关结构分开研究的优点,建立小样本条件下各变量的边缘分布函数,并在分析岩体质量指标Q与抗剪强度参数f,c间相关结构特点的基础上构造拟合Q-f,Q-c间关系的最优Copula函数。对于相同岩性的同类岩体,在已知Q条件下求条件概率便可得到抗剪强度参数估值的保证率,或可计算一定保证率下的抗剪参数估值。最后运用该函数分析常用的优定斜率法、最小二乘法的保证率,并与Hoek-Brown准则估值进行比较。研究结果表明,岩体质量指标与抗剪断内摩擦因素f呈较高的正相关关系,与抗剪断黏结力c则呈较高的负相关关系,而具有对称结构的Nelsen NO 1和Nelsen NO 2则分别是拟合Q-f、Q-c间关系的最优Copula函数。常用的最优斜率法与最小二乘法由于忽略岩体质量指标与抗剪强度参数的相关性,因此造成较大的偏差,而具有保证率为0.8的抗剪强度估值与Hoek-Brown经验准则相比更接近实际值。该方法注重充分地利用现场有限的数据信息,可以得到具有一定保证率的抗剪强度参数估值,为岩体抗剪强度参数估值提供一种新的途径。     

岩石损伤统计强度理论研究

本文从岩石微元强度服从Weibull分布的角度出发,建立了模拟岩石破裂全过程的损伤本构模型。在此基础上,根据岩石屈服或破坏的概念,重点探讨了利用多元函数求极值的方法建立岩石强度理论的途径,初步建立了一种新的岩石强度理论即岩石损伤统计强度理论及其建立方法,与实测结果及其它岩石强度理论比较表明,具有明显的优越性。     

公路隧道围岩抗力系数计算

按照荷载——结构法思想。合理考虑围岩与衬砌一道工作、分承荷栽的能力能够充分体现设计时安全与经济应相互协调的理念,其中围岩抗力系数值的确定尤为关键。作者基于统一强度理论推导得出的围岩抗力系数计算公式,可以考虑中间主应力的影响,并且文中公式中的参数取一些其他值可以得出其他围岩条件或者其他强度理论条件下的围岩抗力系数计算公式,可适用于各种岩体条件,具有较强实用价值。     

静荷载理论在岩爆研究中的局限性及岩爆岩石动力学机理的初步分析

对围岩切应力与单轴抗压强度的比值、岩爆事件的空间分布、TBM掘进隧道的围岩稳定及超深井井壁稳定等问题的分析表明，静荷载理论在岩爆研究中的局限性是明显的。对于钻爆法开挖的硬岩隧道，岩爆应该是处于非均匀应力状态的围岩在爆炸加载波、卸载应力波及岩爆应力波多次扰动的情况下，裂纹发生大规模瞬时动力扩展的结果，这可以概括为岩爆的岩石动力学机理。卸载扰动在已开挖围岩表面附近将产生P波、S波和Rayleigh波，对围岩扰动最大的是P波和Rayleigh波。P波和Rayleigh波的性质、分布及衰减规律可以较好地解释地应力量级对岩爆的控制及岩爆事件的空间分布等。     

考虑中间主应力效应的隧洞岩石抗力系数的计算

基于统一强度理论导出圆形水工隧洞岩石抗力系数的计算公式。从该公式中不仅可得到以往的一些结果,还可得到一系列新的结果。这些新结果可以定量考虑岩石的中间主应力效应,因而能灵活地应用于各类岩石。