水下接触爆炸下钢筋混凝土板毁伤模式探究

为了探究水下接触爆炸下钢筋混凝土板的毁伤破坏模式以及内部配筋的形变特性,利用AUTODYN软件建立了钢筋混凝土板水下接触爆炸全耦合精细模型,并通过水下接触爆炸现场试验,分析了水下接触爆炸荷载冲击下钢筋混凝土板的动态破坏全过程,探究了混凝土板内压力时程变化过程。结果表明：所建仿真耦合模型能够较好地描述水下接触爆炸下的爆炸冲击波传播以及钢筋混凝土板毁伤破坏过程;水下接触爆炸荷载作用下,钢筋混凝土板出现严重的冲切损伤,爆心区域板完全破碎、脱落,混凝土板整体变形较大,且内部配筋出现了较大的形变。     

气云爆炸条件下消防炮的抗爆性能研究

以换流变压器站变压器燃爆防控及消防应用为背景,针对变压器在失控条件下可能发生的燃爆事故,通过设计模拟试验,完成变压器燃爆事故的模拟。进而对现有消防设备消防炮的功能可靠性和抗爆性能进行验证。结果发现,在高温、高压的气云爆炸火球范围内,消防炮的抗爆性能无法满足实际需要,在变压器爆炸后存在功能损失的情况。发现了消防炮自身的抗爆薄弱环节,提出了消防炮抗爆设计及安装改进建议。可为换流变压器站的抗爆型消防炮设计提供基础数据参考。     

装药量对温压炸药爆炸毁伤威力的影响

为了获得温压炸药装药量对近地空中爆炸的能量输出结构的影响规律,开展了质量为0.5、1.0、2.0 kg的温压炸药近地空爆试验,并使用压力传感器、高速摄像机、红外热成像仪记录了爆炸冲击波和爆炸火球参数。使用TNT超压经验公式对0.5、1.0、2.0 kg装药的空中入射冲击波、地面冲击波的超压峰值进行拟合,建立了冲击波超压峰值衰减规律方程。根据高速摄像机和红外热成像仪的测试结果,建立了基于装药量的爆炸火球直径、火球持续时间和火球温度最高时刻热通量的拟合方程。对比0.5、1.0、2.0 kg装药的爆炸火球图像和温度曲线可以看出：随着装药量的增加,爆炸火球的最高温度、火球尺寸(直径×高度)以及持续时间均有一定的增加,高温区域在火球面积中的占比也有所提升。     

内部爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的动力响应研究

对于合理预测内部爆炸荷载作用下复杂结构的动力响应,通常需要用合适的计算方法进行直接的数值模拟。采用了考虑应变率影响的钢筋和混凝土材料的动力本构损伤模型,介绍了用爆炸流体动力学软件预测在封闭空间内发生爆炸情况下结构响应的数值模拟方法。对箱型封闭空间内0．5kg TNT爆炸荷载作用下钢筋混凝土顶板的响应进行了数值模拟研究,展示了钢筋混凝土板从混凝土开裂、钢筋断裂到板整体抛射的动态演变过程,并与试验结果进行了对比分析,内部爆炸荷载压力时程曲线、混凝土的损伤破坏和板的抛射速度与试验结果吻合较好。从中可以发现钢筋对混凝土开裂起主要抑制作用,板的开裂和碎片形成主要受脉冲压力荷载的影响,而板的抛射速度主要受气体压力荷载的控制。     

近地面云雾爆轰超压场的数值模拟及其毁伤效应

采用爆炸动力学程序Object-MMIC数值模拟了FAE爆炸超压场的时空分布,分析了针对有生力量的冲击波毁伤半径及面积的变化规律。研究表明:云爆超压场可分为三个区,由爆炸中心向外分别为云雾爆轰直接作用区、爆轰产物和冲击波联合作用区及冲击波作用区;云爆冲击波的毁伤面积随固定云爆体积内总能量线性增加。     

空中近距爆炸下加筋板架的毁伤模式仿真研究

为研究导弹战斗部近距爆炸下舰船舷侧板架结构的毁伤模式及其转化规律,通过有限元模拟,研究了柱状炸药在矩形加筋板架中心正上方爆炸时加筋板架的毁伤模式及不同毁伤模式之间转化的临界爆距,分析了比例距离r和损伤因子Df对毁伤模式的影响,得到了关于D0f.5和r的毁伤模式判别图,提出了不同毁伤模式的判别方法,给出了预测不同毁伤模式之间转化的临界爆距的计算公式。结果表明,对于给定的药量和板架结构,若(rD0f.5)>0.023 3 m/kg1/3,则随爆距的减小,加筋板架依次经历模式Ⅰ(仅出现塑性大变形)、模式Ⅱ(长边中间出现拉伸撕裂)和模式Ⅲ(中央出现破口)这3种毁伤模式;若(rD0f.5)0.023 3 m/kg1/3,则随爆距的减小,加筋板架仅依次经历模式Ⅰ和模式Ⅲ。     

单面遮挡下受限甲烷气云爆炸超压模型研究

气体爆炸超压的经验公式往往不涉及遮挡对其带来的影响。以基于计算流体力学的方法,研究了单面遮挡对不同量级的受限甲烷气体爆炸超压带来的影响。研究结果表明,在设计的遮挡条件下,气体爆炸的超压与折合距离在对数坐标系中近似呈线性关系。通过数值模拟,提出了受限甲烷气体在受单面遮挡时的爆炸超压、甲烷燃烧热及距离爆炸的气云中心之间的距离三者之间的模拟计算式。该方面的研究对甲烷气体爆炸方面的工程计算以及其它遮挡条件下的爆炸模拟方法均有一定的参考意义。     

拱顶钢储罐内部蒸气云爆炸冲击荷载的数值模拟

利用TNT当量模型模拟储罐内部的蒸气云爆炸,对拱顶钢储罐内部爆炸流场和壁面爆炸冲击荷载进行数值模拟。首先将储罐壁面视为刚性,系统考察拱顶罐在各种不同工况下的爆炸流场及壁面反射冲击荷载分布情况;然后进一步考察爆炸流场与罐壁之间的耦合效应对爆炸冲击荷载的影响。研究表明：储罐壁面爆炸冲击荷载最大值出现在顶盖中心区域,且往往出现在第2个波形峰值位置,而壁面其他位置的冲击荷载最大值一般出现在第1个反射超压峰值位置;爆炸流场和容器壁面间的耦合效应对内部爆炸冲击荷载的影响不大,计算分析时可近似采用非耦合模型。     

带壳装药爆炸毁伤混凝土的数值模拟

为研究壳体对混凝土毁伤效果的影响规律,运用AUTODYN-2D对裸装药和不同厚度钢壳装药爆炸毁伤混凝土进行了数值模拟,结果表明,裸装药爆炸毁伤混凝土后的有效破坏区半径R2值比薄壳体时的小,但比较厚钢壳体时的大,这与试验结果吻合.壳体的存在对于最终毁伤效果的影响,视钢壳体的厚度而定.     

爆炸作用下坑道头部结构毁伤试验研究与数值模拟

针对信息化条件下坑道头部结构战时生存面临的挑战,对爆炸冲击作用下坑道头部结构的毁伤情况进行了试验研究。通过动力有限元软件LS-DYNA模拟了爆炸冲击对坑道头部结构的作用过程,将得到的结构毁伤情况与试验结果进行对比分析,二者比较接近,可为坑道结构的设计及毁伤模式研究提供参考。     

爆炸荷载作用下围岩累积损伤效应的数值分析

巷道爆破开挖推进过程中,循环爆破开挖的多次扰动作用使保留岩体产生累积损伤,导致岩体力学参数的弱化,从而造成工程岩体的宏观失效。利用ANSYS/LS-DYNA的重启动技术,通过损伤云图和损伤变量D的变化,对圆形巷道循环进尺过程中爆破作用下的岩体累积损伤效应进行研究。计算结果表明:随着掌子面推进爆破次数的增加,围岩的损伤程度加深,但影响深度变化较小;在装药量和爆心距不变的情况下,损伤量与爆破次数之间有很好的非线性关系,即爆破损伤的累积具有非线性特性。     

基于Vega的爆炸毁伤视景仿真技术研究*

文章在对可视化视景仿真技术理论研究的基础上,分析建立了爆炸毁伤视景仿真系统的体系结构,论述了在Vega软件环境下特殊爆炸毁伤效果的不同实现方式,包括基本特效、通过API接口设置特效以及自定义粒子系统对特效的影响。综合运用这些方法能够有效提高特定目标遭到打击后爆炸毁伤的视景仿真效果。     

复合壳体结构水下爆炸损伤特性研究

为研究复合壳体结构水下爆炸的损伤特性,分析了水中接触爆炸与非接触爆炸对目标的毁伤机理,同时进行了量纲分析;以钢板分别与铝板、铜板、橡胶板等的复合结构为研究目标,利用大型有限元软件LS-DYNA对该复合结构水中接触爆炸进行数值模拟,得出了其应力场分布与位移变形值;最后对该复合壳体结构水中接触爆炸进行了试验研究.研究结果表...     

应力波效应对爆炸作用下RC桥损伤特性的影响

为了研究RC桥梁抗爆性能,分析了应力波传播的基本原理,采用AUTODYN软件建立了有限元计算模型,验证了计算方法的有效性,对空中爆炸作用下方形空心RC桥动态响应进行数值仿真,分析了方形截面RC桥应力波的传递路径和不同位置的损伤特点.得到以下结论:爆炸作用下RC桥损伤特性受应力波效应影响明显,且主要为自由面反射引起的拉应力;梁体上缘下表面损伤最为严重,须重点防护;梁体两缘上部形成“耳状”损伤;梁体下缘上表面中部出现明显损伤.     

制导炸弹在坝前水面爆炸破坏效应研究

选取美军制导炸弹GBU-28作为研究对象,通过对大口径、高弹重武器水面爆炸进行三维数值仿真,利用任意Lagrange-Euler计算方法,针对水面爆炸研究了"流-固"耦合动力学问题,分析了水中冲击波和空气冲击波的传播规律以及大坝的动态响应.     

水下爆炸气泡射流对船体破坏效应研究

兵器水下爆炸时,由于船体边界存在影响了气泡自由膨胀,使气泡上升过程中会朝船体方向运动,气泡被船体吸引破裂后形成的高速水射流是舰船结构毁伤的重要因素。基于GeersHunter理论,将射流形状等效为水柱射流,采用数值仿真计算方法研究气泡射流对舰船结构的破坏效应。研究结果表明:气泡射流对船体结构的二次加载压力能使船体外板出现较大范围的塑性变形,使船体结构受到严重二次毁伤。     

爆炸冲击波与破片对RC桥的耦合毁伤研究

对地导弹成为现代桥梁的重要威胁,其战斗部对桥梁的毁伤作用包括爆炸冲击波和破片群两个方面。研究了导弹战斗部爆炸特性,采用SPH-FEM方法实现了导弹战斗部爆炸、爆炸冲击波与破片耦合毁伤RC桥的全过程仿真,分析了耦合毁伤机理,对比了不同配筋率、爆炸高度等因素对桥梁耦合毁伤效果的影响。得到了以下结论:爆炸冲击波与破片耦合作用明显,耦合作用大于单独作用之和;配筋率影响吸能模式,随着配筋率的提高,桥梁吸能模式发生改变;爆炸高度影响毁伤分布明显,对"破片场"分布也有影响。     

固体火箭发动机结构意外爆炸的数值模拟与风险评估

针对固体火箭发动机装配作业过程中可能发生的意外爆炸事故,只考虑冲击波对人的伤害作用,利用显式动力学软件AUTODYN分别对单发产品与双发产品的爆炸过程进行了数值模拟研究。模拟过程中得到了三维空间压力与监测点压力随时间的变化规律。研究结果表明:单发产品爆炸时在X方向上与Y方向上的死亡半径分别为20.5 m和22.0 m,双发产品爆炸时在X方向上与Y方向上的死亡半径分别为24.0 m和32.0 m;死亡半径和冲击波超压的增长与爆炸产品数量的增长呈现非线性关系。     

基于3D点云平均曲率估算的损伤参数计算

针对高速滑动电接触滑轨表面的微小损伤,基于激光扫描3D点云平均曲率估算的原理,提出一种表面微小损伤特征参数的定量表征方法。对3D点云数据进行去噪、滤波平滑、数据精简、k-邻域搜索等处理后,进行局部二次曲面拟合,估算出点云的平均曲率,设定曲率阈值实现损伤区域特征点云提取,对损伤区域进行定位,进而计算被测滑轨表面的微小损伤的体积及质量损失。实验研究表明:被测滑轨表面损伤质量的测量精度可达mg级,验证了该方法的有效性。