柱状装药两点起爆加固黄土软基数值模拟研究

运用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件对柱状装药两点起爆加固黄土软基进行模拟研究。重点模拟爆炸扩腔过程、土壤加固过程和土中应力变化情况,并对应力波碰撞叠加出现的马赫反射进行分析。与先前完成的土中爆炸加固试验结果进行对比,两者间的误差为14.3%,说明模拟能较好吻合试验结果。研究结果表明:柱状装药两点起爆对黄土软基的加固效果优于一点起爆。     

起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响

为提高炸药的能量利用率,改善岩石爆破的破碎效果,以及在柱状装药条件下选择最佳的起爆方式,通过单炮孔混凝土爆破实验研究了不同起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响。对不同起爆方式下岩石的裂纹扩展和破碎效果进行了分析,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单炮孔岩石爆破损伤模型,对不同起爆方式下岩石损伤过程进行了数值模拟。其结果表明:不同起爆方式对岩石爆破破碎作用影响较大,反向起爆相对于正向起爆和炮孔中部起爆在岩石表面产生的裂纹条数更多,裂纹扩展速度更快,岩石破碎程度更好;数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,对起爆技术的改进和起爆方式在工程应用上的选择具有一定的指导意义。     

起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响

为提高炸药的能量利用率,改善岩石爆破的破碎效果,以及在柱状装药条件下选择最佳的起爆方式,通过单炮孔混凝土爆破实验研究了不同起爆方式对岩石柱状装药爆破作用的影响。对不同起爆方式下岩石的裂纹扩展和破碎效果进行了分析,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单炮孔岩石爆破损伤模型,对不同起爆方式下岩石损伤过程进行了数值模拟。其结果表明:不同起爆方式对岩石爆破破碎作用影响较大,反向起爆相对于正向起爆和炮孔中部起爆在岩石表面产生的裂纹条数更多,裂纹扩展速度更快,岩石破碎程度更好;数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,对起爆技术的改进和起爆方式在工程应用上的选择具有一定的指导意义。     

柱状装药爆破应力分布的研究

根据岩石爆破特征,利用柱状空腔膨胀理论对爆破产生的弹塑性区的应力分布进行了研究,给出了弹塑性区内应力分布的解析表达式。借助于爆炸力学近似计算公式,验证了应力在弹塑性区的分布,理论计算结果表明,理论计算值与近似计算基本一致。     

基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模拟

在LS-DYNA框架内建立基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模型,克服有限元法或有限差分法在处理爆炸近区大变形和不连续问题的弊端,模拟了柱状装药起爆时岩石内部爆腔的形成过程,并对内部质点的压力和位移变化规律进行分析。结果表明:SPH方法能够较好地模拟柱状装药爆炸时岩石爆腔的形成过程,在处理爆炸近区具有一定优越性。柱状装药反向起爆后,在岩石中引起强烈的爆炸应力波,应力波波阵面近似成椭圆形;炸药底部的3个SPH粒子压力在短时间内达到峰值,然后逐渐振荡衰减;爆炸扩腔完成时间大约是500μs,爆腔呈椭球形,直径大约是16cm。     

基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模拟

在LS-DYNA框架内建立基于SPH方法的柱状装药爆炸扩腔数值模型,克服有限元法或有限差分法在处理爆炸近区大变形和不连续问题的弊端,模拟了柱状装药起爆时岩石内部爆腔的形成过程,并对内部质点的压力和位移变化规律进行分析。结果表明:SPH方法能够较好地模拟柱状装药爆炸时岩石爆腔的形成过程,在处理爆炸近区具有一定优越性。柱状装药反向起爆后,在岩石中引起强烈的爆炸应力波,应力波波阵面近似成椭圆形;炸药底部的3个SPH粒子压力在短时间内达到峰值,然后逐渐振荡衰减;爆炸扩腔完成时间大约是500μs,爆腔呈椭球形,直径大约是16cm。     

柱状装药炮孔壁初始压力数值模拟及误差分析

为研究ANSYS/LS-DYNA模拟柱状装药爆破孔壁初始压力的误差,对某一模型试验进行数值模拟,在不耦合系数分别为1.0、1.14、1.6这三种装药条件下,对孔壁初始压力的数值模拟值与模型试验实测值、理论计算值进行对比分析。结果表明:数值模拟值相对于实测值的平均误差为21%,且两者随不耦合系数Kd变化的趋势较一致;另外,数值模拟值和实测值比理论公式计算值大很多,是因为实测值受到被爆介质中反射应力波的干扰。     

柱状药包岩石中爆炸的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA3D对柱状药包在半无限岩石介质中爆炸情况进行了数值模拟,对柱状药包的爆炸在岩石内产生的应力变化进行了分析。给出了岩石弹性区内一点的应力变化时程曲线;并借助球形装药的经验公式对柱状装药的情况进行了分析比较,结果表明,应力波的峰值基本一致。该时程曲线可以用于多孔爆破计算。     

柱状药包岩石中爆炸的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA3D对柱状药包在半无限岩石介质中爆炸情况进行了数值模拟,对柱状药包的爆炸在岩石内产生的应力变化进行了分析。给出了岩石弹性区内一点的应力变化时程曲线;并借助球形装药的经验公式对柱状装药的情况进行了分析比较,结果表明,应力波的峰值基本一致。该时程曲线可以用于多孔爆破计算。     

双孔微差及长柱药包爆破振动数值模拟研究

为进一步讨论双孔微差爆破及柱状药包爆破振动新特性,通过在空腔内壁施加等效爆源荷载方法,建立药包爆破振动LS-dyna数值模拟模型,分别对双孔微差爆破和长柱状药包爆破振动进行分析。通过控制加载时间模拟不同延时间隔下的微差爆破过程,同时建立不同长度的加载组元来表示柱状装药的药包长度,进而研究药包长度对爆破振动的影响。数值模拟结果与相应的理论计算结果具有较好的一致性。结果表明:微差爆破质点峰值速度与距离整体呈现负相关,但在衰减过程中出现局部的增大现象,增大的幅值和区间与延时间隔有关,间隔时间越长,局部放大效应距离爆源越远,放大幅值越小。对长柱药包的模拟结果则表明:对于介质中某一点,当药包长度达到特定值后,质点峰值速度将不随着药包长度的增长而增大,这表明传统的通过药量来衡量爆破振动幅值的计算方法具有一定局限性。这些成果对爆破振动预测及爆破施工设计具有一定指导意义。     

起爆方式对柱形炸药空爆冲击波场的影响

为研究起爆方式对柱形炸药爆炸能量输出的控制效应,运用AUTODYN软件对不同起爆方式作用下的炸药在空气中爆炸过程进行了模拟。通过对比分析参考位置的冲击波超压峰值,得到了起爆方式对爆炸冲击波场分布的影响规律。研究结果表明:比例距离小于5 m·kg-1/3时,起爆方式可改变爆炸冲击波场的局部分布形态,其在不同的方向和距离对冲击波超压影响存在差异;比例距离大于5 m·kg-1/3时,起爆方式对冲击波场分布基本无影响;柱形炸药长径比一定的条件下,同一起爆方式作用下的爆炸相似律仍然成立。     

圆柱壳中结构振动波的传播特性

计算了圆柱壳中低阶和高阶周向模态结构振动波的频散结果，得到了相应的频散曲线。着重分析了近场波和衰减驻波的性质及其随频率变化的规律，结果表明：纵向伸缩近场波和扭转近场波都不具有通常意义上的纵向伸缩和扭转的性质，弯曲近场波则具有通常意义上弯曲性质；衰减驻波大体上是弯曲性质的驻波。文中把低阶和高阶周向模态情况下波的频散规律也作了比较。     

起爆方式对变壁厚药型罩形成毁伤元影响的数值仿真

为获得起爆方式对变壁厚药型罩形成毁伤元的影响规律,采用有限元分析软件AUTODYN-2D对变壁厚药型罩装药结构在中心点起爆、环起爆、点环起爆和面起爆4种起爆方式下形成毁伤元的过程进行数值仿真研究。结果表明:采用不同的起爆方式,装药会产生不同的爆轰波形,变壁厚药型罩会分别形成向前压拢型EFP、向后翻转型EFP、准球形EFP和倒锥形EFP。4种不同形态的毁伤元最终速度相差不大,但达到飞行稳定的时间不同,采用中心点起爆形成的向前压拢型EFP所需时间最短。     

水下深孔爆破间隔装药起爆时差影响的数值模拟

文章以舟山大神洲舾装码头前沿炸礁工程的数据为基础,采用ANSYS/LS—DYNA软件进行数值模拟,建立水下深孔孔内间隔装药结构中两段装药不同起爆时差的计算模型,分析了不同起爆时差对爆破效果和爆破振动的影响。计算结果表明:当孔内间隔装药两段装药的起爆时差为6ms时,既可以降低爆破振动带来的危害,又可以提高爆破效果。     

岩石介质中双孔爆破效应的数值模拟研究

基于动力分析软件LS-DYNA及Langrange-Euler耦合算法,数值模拟研究了双炮孔同时起爆和微差起爆(微差时间分别为0.05 ms、0.1 ms、0.3 ms和5 ms)时爆炸冲击波在岩石介质中的传播规律和爆破对炮孔周围岩体振动效应的影响。研究表明:双炮孔同时起爆初期,损伤破碎区的扩展类似于单孔爆破;当爆炸冲击波相互叠加后,两炮孔中间纵向单元和药柱内外两侧横向近区单元的压力和等效应力随爆心距的增大而减小,而自由面上单元呈现出先增后减的变化趋势,且在距药柱10 cm外出现内侧单元的压力和应力值均高于外侧;微差起爆可缓解爆破振动和改善爆破效果,以同时起爆药柱完全引爆所需时间0.3 ms为例,当微差小于0.3 ms时,随着微差时间的延长,微差起爆对周围岩体单元的压力和等效应力峰值的降低幅度越大,同时缓解岩体纵向爆破隆起和z方向的振动效应也越明显,但超过0.3 ms后则微差起爆的改善效果受到一定限制。     

复合材料纵横加筋圆柱壳自由振动分析

使用能力法分析了两端简支复合材料纵横加筋圆柱壳的自由振动特性,从Love’s理论出发,分别计算壳体面板和纵横加筋结构的应变能和动能,在计算加筋结构应变能和动能时,将加筋结构的作用影响平均在整个壳体区域。然后代入Lagrange方程得到频率方程。通过比较,计算方法所得到的结果与文献比较吻合。采用平均法计算的结果比采用离散方法计算的结果偏小。还研究了壳体和加筋结构参数的变化对圆柱壳自由振动频率的影响。     

具有内部平面板架的环肋柱壳耦合振动性能分析

利用有限元软件ANSYS对具有内部平面板架的环肋柱壳进行振动性能分析，计算了空气中、水中和静水压力作用下结构的固有频率和固有模态，讨论了减振器弹簧刚度的变化对结构耦合振动的影响。     

聚能射流引爆屏蔽B炸药的数值模拟及试验

为研究?30 mm装药的聚能射流对屏蔽B炸药的冲击起爆问题,采用非线性有限元LS-DYNA程序数值模拟了聚能射流形成、侵彻及冲击引爆屏蔽B炸药作用过程,得到了射流穿过50~75 mm不同厚度屏蔽钢板的速度、直径以及侵入炸药界面的射流能量值,得到引爆B炸药的临界屏蔽板厚度,计算获得该聚能射流临界起爆速度。最后通过试验对数值计算的B炸药起爆特性进行了验证,试验结果与计算符合较好。研究证明,?30 mm装药的聚能射流对屏蔽B炸药的临界引爆屏蔽板厚度为70 mm,可用于反导战斗部毁伤目标。     

柱状药包爆炸应力场模拟研究

文章以ANSYS/LS-DYNA有限元软件为基础,针对工程实际中所采用的起爆方法,计算了在一定条件下,不同起爆方式的柱状装药在岩石中的爆炸作用,探讨了柱状药包在不同起爆方式下的应力场及端部效应等特征,为工程应用和安全施工提供参考.