钢箱梁桥面板爆炸冲击响应数值模拟研究

大跨度缆索承重桥梁遭受恐怖爆炸袭击的风险比一般桥梁大。运用LS-DYNA非线性有限元软件,研究了箱包炸弹和小轿车炸弹（TNT当量10kg-500kg）桥面爆炸冲击作用下缆索承重桥梁钢箱梁正交异性桥面板的塑性变形、开裂与破口及耗能。结果表明：桥面板的主要耗能机制为盖板和加劲肋的塑性变形耗能,占爆炸输入能量的70%以上;加劲肋和横隔板对桥面板破口有约束作用,TNT当量为300kg-500kg时,纵桥向破口尺寸小于等于横隔板间距,并小于横桥向破口尺寸     

重力坝均匀冲击破坏模型试验研究

采用逐级递增循环均匀冲击加载方式,研究重力坝模型的破坏特征、自振频率与模态振型变化规律、最大加速度响应与冲击能间关系。试验表明,随着冲击能的增加,坝体依次出现砂浆掉皮、掉皮区扩大、上部细小裂缝、上部裂缝扩展及贯通、上部坝体断裂、中部细小裂缝、中部裂缝扩展及贯通、中部坝体断裂;自振频率随冲击能增加而降低,冲击后模态振型前二阶变化较小,第三阶变化较大;冲击作用下坝颈最大加速度响应最大;响应趋势与损伤程度有关,冲击能逐渐增加,无损伤或损伤较轻部位响应依次为增加、减小、变化不大或略有增加,损伤较重部位依次为略有降低、增加、减小、变化不大或略有增加。     

爆炸冲击隔震系统实验研究

实验研究了由钢丝绳隔震器组成的爆炸冲击隔震系统在爆炸冲击下的响应及破坏机理,得到了爆炸冲击     

爆炸成型弹丸对装甲靶板的高速冲击效应研究

摘　要：爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectiles,简称EFP)垂直高速冲击603装甲靶板实验,呈现了靶板入口卷边花瓣状破坏、出口具有拉伸断裂特征的外翻花瓣形穿孔、入口直径明显大于出口直径等宏观的冲击现象。为了从机理上研究EFP对装甲靶板的高速冲击效应,利用ANSYS/LS-DYNA动力学仿真软件,对整个冲击过程进行了数值模拟,再现了EFP形成、开坑、稳定侵彻、尾翼侵彻和冲塞贯穿的物理过程,模拟结果与实验现象吻合较好,并从原理上分析了实验中各宏观现象产生的原因。研究结果不但认识了EFP冲击装甲靶板的机理,也可为增强装甲防护能力和优化EFP设计提供理论参考,具有重要的现实意义和较高的工程应用价值。     

爆炸荷载作用下地铁隧道的冲击反应研究

随着地铁的大规模兴建,地铁隧道的抗爆防护研究成为一个迫切需要解决的问题。针对南京地铁区间隧道的实际工程地质条件,建立了地铁隧道的冲击反应计算模型和各种材料的模型,采用流固耦合算法, 对10kgTNT炸药作用下地铁隧道的冲击反应进行了全面研究。研究结果表明,隧道衬砌的速度和加速度变化与超压有关,随着距爆心距离的增大,爆炸冲击波对衬砌结构的影响逐渐减弱,而且在爆炸的初始时刻,隧道衬砌处于受拉状态,随着时间的推移,超压峰值逐渐衰减,隧道衬砌则由受拉状态变为受压状态,并逐渐趋于稳定,从而为地铁隧道的抗爆防护和应急预案的制定提供了依据。     

钢箱梁爆炸冲击局部破坏的数值模拟

运用LS-DYNA非线性有限元软件,采用ALE多物质流-固耦合算法,研究了汽车炸弹（TNT当量100-500kg）桥面爆炸冲击作用下钢箱梁的局部破坏。结果表明,钢箱梁局部破坏模式有两种：（1）桥面板和底板均破口;（2）桥面板破口,底板产生局部塑性大变形。隔板的主要破坏模式为弯曲塑性大变形和破口。破坏参数随炸药当量的增加呈非线性增加。箱体内冲击波对底板、隔板的冲击作用相对较小,顶板破片的冲击作用是底板和隔板产生局部塑性大变形和破口的主要原因。     

瓦斯爆炸在封闭管道内冲击振荡特征的数值模拟

摘要：为了研究爆炸波在封闭型系统的冲击和振荡特征及其特征参数变化规律,采用数值模拟的方法研究了封闭型管道内瓦斯爆炸的传播特征。研究结果表明：闭口型系统内的瓦斯爆炸呈明显的振荡特征,对于爆燃波,反射波有2道,即前驱冲击波的振荡和压缩波的振荡。由于冲击波的振荡叠加,使其最大爆炸超压和瞬态流速峰值与开口型系统相比较高,而且在反射波及稀疏波的影响下,爆炸波超压分为三个区。爆炸温度和动压同样呈明显的振荡特征,使得爆炸高温环境维持较长时间,爆炸动压在爆炸传播方向的动压与其他方向相比明显较大。研究结果解释了受限空间内爆炸破坏比开放型系统强烈的原因,为今后受限空间内爆炸的预防与控制提供了基础理论参考。     

桥隧搭接工程多源损伤及车辆冲击模型试验研究

分析了Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下的桥隧搭接工程的特点及多源损伤机理,并在此基础上成功研制了相关模型试验装置和测试方法。通过模型试验及对试验结果的分析和研究,得出以下结论：运营中搭接处的汽车荷载及其冲击作用,会对桥梁、隧道各关键部位及洞周围岩等产生明显不利影响,长期状况下易使桥梁、隧道的各关键部位产生损伤,因而影响桥梁结构、隧道衬砌、桩基础的耐久以及洞口围岩的稳定。因此,应采取措施减小汽车荷载及其冲击的影响,如对桥、隧及围岩关键部位采取局部加强措施,或采用桩基础,减小桥梁跨径,加大搭接长度等。     

水下爆炸条件下不同装药对水面舰船冲击环境的影响试验研究

水下非接触爆炸产生的冲击往往会造成舰船设备的大范围破坏,从而影响舰船的生命力和战斗力。为此,对以船体结构动响应为输入条件的船用设备冲击环境的研究受到了各国海军的重视。其中,研究水下爆炸载荷与舰船冲击环境之间的联系对于舰船设备抗冲击设计以及提高水中兵器作战效能等都具有极其重要的意义。利用某型船的整体缩比模型进行水下非接触爆炸试验,通过自由场水下爆炸载荷和缩比模型冲击环境变化规律对比,得出了冲击环境主要参数与水下爆炸载荷之间的关系,试验结果具有参考价值。     

爆炸冲击下仪器抛离问题研究

本用带正负向的正弦加速度脉冲近似描述刚性基础的冲击运动，利用LS—DYNA程序计算了不同状况下搁置于基础上仪器抛离情况，研究了仪器抛离条件、抛离时刻、抛离速度以及抛离高度等问题。     

Model validation and parametric study on the blast response of unreinforced brick masonry walls

Numerical simulations are carried out to estimate the response and damage of unreinforced brick masonry walls subjected to explosive blast loading based on the transient dynamic finite element program LS-DYNA. A previously developed dynamic plastic damage model was used for brick and mortar. A new model for strain rate effects of bricks and mortar is included in the numerical analysis. The results obtained from the numerical models are compared with field test data and good agreement can be found. Parametric studies are conducted to evaluate the effect of material strength, boundary conditions, and thickness of the wall on the blast response of unreinforced brick masonry walls. It was found that boundary conditions and wall thickness significantly affect the blast response, while the effect of material strength is relatively small.     

炮孔近区岩体振动主频及能量的数值模拟

为了控制岩体爆破对保留岩体造成的破坏和损伤,针对炮孔近区爆破振动频率及能量变化问题,利用动力有限元数值模拟方法研究了单孔爆破10 m范围内爆心距、不耦合系数与爆破振动主频及能量的变化规律。结果发现爆破振动主频并不是随着爆心距的增大而单调递减,并且随着不耦合系数的增大同一爆心距位置处的振动主频先增大后减小再增大;爆破振动能量衰减向主频段靠拢并且随不耦合系数的增大变化浮动较小。     

Effect of vehicle speed on shock and vibration levels in truck transport

An update on the nature of shock and vibration in truck transport was obtained by measuring and analysing the shock and vibration levels separately that occur during truck transportation in Japan. The effect of truck speed on the shock and vibration levels was mainly analysed. A significant difference was observed between the acceleration of vibration, and the acceleration including shock and vibration as a result of truck speed. The results indicated that the effect of truck speed on root mean square acceleration (Grms), including shock and vibration, was strong at a lower speed, but slight at a higher speed. The highest Grms, including shock and vibration, was found at 45–59.9 km/h on local roads, which was higher than that during highway driving. When the speed was below 45 km/h, the peak power spectral density (PSD) of acceleration including shock and vibration increased as truck speed increased; when the speed was above 45 km/h, no significant changes in peak PSD were found because of truck speed. At the same time, the effect of vehicle speed on the vibration acceleration was also studied. It was found that the higher the vehicle speed, the higher the Grms and peak PSD value of vibration in both the vertical and lateral directions. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

爆破振动对高层框架-剪力墙结构的影响

为了明确爆破冲击波对高层建筑结构构件及其施工安全性的影响,以广东以色列理工学院二期校区爆破工程为例,基于建筑物地表及典型结构构件监测数据,采用回归分析对高层建筑典型结构构件振动规律进行研究。研究表明:随着距爆源水平距离的增加,垂向、径向和切向振动速度逐渐减小且衰减趋势相似;结构局部振速存在放大效应,在距地高程相同的情况下,随着结构构件与地基的自振频率比值的减小,其振速比逐渐增大;在结构构件与地基的自振频率比值相同的情况下,随距地高程的增加,结构构件与地基的振速比呈线性增长。     

板级封装焊点的振动冲击加速失效方法研究

设计了一种针对板级微电子封装微焊点的振动冲击加速失效试验。对线路板施加定频正弦振动载荷,测量线路板应变值以标定PCB板级载荷水平,采用高速数据采集系统记录了振动载荷作用下的微焊点失效动态过程。结果表明：通过调节振动条件,采用板级振动试验可以获得近似板级跌落冲击试验的峰值形变,其峰值载荷作用频次高于跌落冲击试验;失效数据监测结果显示焊点在振动冲击试验中表现为疲劳失效特征。本加速失效试验在保持焊点失效特征的同时提高了试验效率,可作为跌落冲击条件下微焊点板级可靠性评估的备选试验方案。     

空气不耦合装药孔壁初始冲击压力的计算

为了求解空气不耦合装药时孔壁所受到的初始冲击压力,首先分析了空气不耦合装药爆轰后冲击波作用于孔壁的物理过程,然后建立了空气冲击波在炮孔内的衰减传播模型,探讨了爆轰扰动空气形成的空气冲击波在炮孔内的传播规律,并依据空气层与爆生气体在界面处的连续条件,推导了空气冲击波入射孔壁时参数的计算公式;最后基于入射空气冲击波与孔壁交界面两侧压力和速度相等的连续性条件,推导出了孔壁初始冲击波参数的计算方程组。用方程组计算的孔壁压力与常用公式计算值、数值模拟结果和实验结果进行比较,发现用方程组计算的孔壁压力与实验结果更吻合,相对误差较小。     

基于动力有限元方法的典型砌体结构爆破振动安全标准的探讨

摘要：采用动力有限元方法,参照爆区现场的一实际三层砌体房屋结构,建立三维空间实体模型,并将底层的爆破地震波监测信号加载到砌体结构模型的基底,求解出有限元模拟的砌体结构其它各层的爆破振动响应值,并与监测结果进行了比较分析。对常见的2～4层砌体结构房屋,各取一种典型结构在底部节点垂直方向上施加不同主频的爆破地震波进行动力有限元建模并模拟开裂过程,通过定义结构单元的临界失效状态来寻求典型砌体结构房屋的爆破振动安全标准值,并给出了2～4层典型砌体结构房屋在各主频段爆破地震波作用下的爆破振动安全标准。结果表明,现行的《爆破安全规程》中基于工程经验及宏观调查资料基础上制定出的爆破振动安全标准过于粗糙和笼统,对于同类建筑,没有考虑到结构个体的振动特性差异,并不能保证所有结构物的安全,不具有普适性。     

爆破振动信号时频特征的三维分形特性研究

为进一步研究爆破振动信号能量特征,基于小波包变换方法对爆破振动信号时频能量特征进行分析。在二维矩形盒维数模型的基础上建立了计算三维曲面分形盒维数模型,并计算得到实测爆破振动信号时频能量谱的三维分形盒维数D3d=2.148 8。该分形维数满足空间分形条件2D3d3,验证了爆破振动信号时频能量谱具有三维分形特征。经研究三维分形曲面盒维数D3d与其剖面二维分形盒维数D2d之间的数值关系,表明计算空间分形曲面分维数的常规假设D3d=D2d+1并非严格成立。研究表明,所提出的长方体覆盖空间曲面的分形维数计算方法可行、有效,为进一步研究爆破振动信号特征、控制爆破地震效应提供了新的研究思路。     

Determination of partial resistance factors for unreinforced masonry shear walls

Partial safety factors for resistance applied in the design equation of semi‐probabilistic formats can be obtained from the evaluation of a test database. These partial safety factors are influenced by two factors, the material uncertainty and the model uncertainty. This topic is covered in a former publication [1]. It includes the determination of a partial factor for the model uncertainty of unreinforced masonry shear walls. In this study the authors examine the next step, and calculate the partial factor of resistance applying the same method, as recommended i n EN 1990 – Annex D. In addition to the Coefficient of Variation (COV) for the model uncertainty, the calculation of the resistance partial factor considers deviations in geometry, as well as loading and material properties. The influence of the material uncertainty on structural performance is considered in the calculation by means of a weighted average of all COV values for various types of material properties, based on the number of relevant failure modes in the test database. In the last step, the resistance partial factors for models defined in DIN EN 1996‐1‐1/NA and DIN EN 1996‐1‐1/NA – Annex K are calculated by applying the probabilistic methods recommended in EN 1990 – Annex D and the model bias.