爆炸冲击荷载作用下拱结构的弹塑性动力响应研究

采用数值模拟方法,研究拱结构在爆炸冲击荷载作用下的弹塑性动力响应。结构动力屈曲临界荷载由B-R 准则判定。研究结果表明:拱结构的动力响应过程可划分为4 个典型阶段,即弹性振动阶段、弹塑性稳定振动阶段、反直观动力响应阶段和压溃破坏阶段,拱结构反直观动力响应是其发生动力屈曲以后处于不稳定平衡状态中的一种动力响应模式;爆炸冲击持续时间越长,拱结构动力屈曲临界荷载越小;当冲击持续时间在某一范围内时,结构发生动力屈曲以后会出现反直观动力响应;爆炸冲击持续时间太长或太短,结构发生动力屈曲以后将不会出现反直观动力响应,即结构一旦发生屈曲就会出现毫无征兆的突然破坏,动力屈曲临界荷载就是动力失效荷载。     

钢筋混凝土密闭装置内爆炸超压分布研究

为研究装药在箱型钢筋混凝土密闭结构内爆炸时内壁冲击波超压载荷分布情况,利用LS-DYNA对该密闭空间内爆炸进行了数值仿真,给出了测点及特征点的仿真超压曲线,并与试验结果进行了对比。结果表明,爆炸冲击波内壁间的多次反射与叠加是内爆炸的显著特征,装药在长方体(长宽高之比为2∶1∶1)钢筋混凝土密闭装置中心内爆时,内壁超压最大点为离装药中心最近的点,其次为平行于端面且过装药中心截面的顶点;装药在立方体密闭装置中心内爆时,内壁超压最大点为装置的空腔顶点,其次为正对爆心的点。两平面的交线及三个平面的交点此类区域会使波阵面的汇聚效应增强,正压作用时间延长,比冲量增加。     

高架桥下通道内爆炸灾害荷载数值模拟分析

为了掌握爆炸灾害中爆炸冲击波作用于建筑上的荷载特性,应用非线性显式有限元软件LS-DYNA建立了高架桥下通道内的爆炸数值模型;分析了网格划分方法对超压荷载计算结果的影响;得出了刚性地面上不同炸药当量、不同爆距下,通道外建筑迎爆面上荷载的变化规律,为建筑物的抗爆炸灾害预警、设计和加固等实际工程提供参考。     

船体水下爆炸冲击动弯矩理论与试验研究

针对船体在水下爆炸载荷作用下产生的冲击动弯矩危及总强度问题,对船体水下爆炸冲击动弯矩进行研究。用泰勒平板理论修正的船体壁压作为求解载荷,在等值船体梁模型的基础上求解经典阻尼多自由度振动方程,并用弯矩的微分形式得出冲击动弯矩。通过与实船水下爆炸试验值的对比,验证该理论方法的正确性。最后分析了冲击波与气泡脉动分别作用下的冲击动弯矩和不同工况下的动弯矩的占比。结果表明,船体动弯矩以前二阶为主,同时不可忽略冲击波产生的动弯矩。本文的分析方法为水下爆炸载荷作用下船体总纵强度的校核提供一定的参考。     

爆炸荷载作用下内衬钢板的混凝土组合结构的局部效应分析

内衬钢板被广泛应用于军事工程的加固改造,以增强结构的防震塌局部破坏能力.但由于在爆炸荷载作用下内衬钢板的混凝土组合结构的局部破坏机理尚未完全搞清,因此本文利用以前建立的层状波动计算模型分析对比了有无钢板加固时混凝土中的应力变化情况,进一步研究了内衬钢板后组合结构在爆炸荷载作用下的防震塌破坏机理,并分析了混凝土钢板组合结构在爆炸荷载作用下的局部受力行为和破坏形态,可为工程设计提供理论依据.     

爆炸荷载作用下地下结构破坏模式研究

爆炸荷载作用下地下结构动力响应一直是一个研究的热点问题,但是对于爆炸荷载作用下地下拱形结构破坏模式研究比较少,由于地下工程设计和爆炸荷载作用的双重特殊性,实验研究实现的难度较大,文中利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟通用程序,采用流固耦合算法对不同跨度的地下拱形结构进行了不同装药量和起爆位置的数值模拟,对地下结构与围岩的动力相互作用机理进行了研究,得到了不同装药、不同起爆位置时各种跨度地下拱形结构的破坏模式。     

长方体密闭结构内爆炸冲击波传播与叠加分析模型

采用镜像爆源构建内爆炸结构壁面反射作用与非线性叠加处理多波耦合效应相结合的方法,建立了长方体密闭结构内爆炸冲击波传播和叠加分析模型。该模型可以用于内爆炸荷载的快速工程计算。算例分析表明,结构壁面点上第一峰值超压、脉冲宽度和比冲量的预测值与试验结果的最大相对误差分别为-10.5%、-19.2%和13.2%,模型预测内爆炸冲击波特征参量与试验结果较为吻合,验证了该分析模型的有效性。     

爆炸荷载作用下柔性边界钢筋混凝上梁的力响应与破坏模式分析

基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了柔性边界钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的弹塑性动力响应计算方法,并结合钢筋混凝土构件的动态极限抗力判别方法,分析了动荷载特征、支座刚度及支座阻尼对柔性边界钢筋混凝土梁破坏模式的影响规律.结果表明:在爆炸荷载作用下,柔性边界钢筋混凝土梁的破坏模式不仅与动载特性有关,还取决于边...     

密闭装置内爆炸及数值模拟精度分析

通过密闭装置内爆炸试验,分析了密闭装置内冲击波的空间分布规律;研究密闭空间内爆炸数值模拟网格密度对计算精度的影响,采用 LS-DYNA 有限元程序对不同网格密度模型进行数值模拟;结果表明：密闭装置内爆炸冲击波在装置顶角和相交棱线附近汇聚叠加,分布复杂,超压时程曲线大多呈现多峰特性,超压衰减缓慢;网格密度越大模拟精度越高;比例距离越小,对网格密度要求越高;相同网格密度时,后续脉冲超压峰值精度较高。     

爆炸冲击荷载下球形防爆波井结构动力响应分析

在国防工程中,球形防爆波井等结构需要承受外部爆炸冲击荷载。基于对球形防爆波井结构模型合理地简化．分析了其在外部爆炸冲击荷载下的动力响应,给出了动力响应时的位移和应力分布函数。     

入射激波强度对抛物形凹腔内激波聚焦影响的数值研究

为得到入射激波强度对抛物形凹腔内激波反射聚焦过程的影响,采用结构自适应加密网格和波传播算法,计算马赫数分别为1.1、1.3、1.5、2.0、3.0和4.0的平面入射激波在二维抛物形凹腔内的反射和聚焦过程。计算结果表明：入射激波在凹腔壁面上的反射依次为直接马赫反射、反转马赫反射和过渡规则反射;三波点及马赫干在对称面上的碰撞是形成高能区域的原因;随激波强度增加,在凹腔壁面反射的激波由在聚焦前后都在对称面上反射变为只在聚焦后反射,再到最后不会反射;三波点在壁面上的反射和在对称面上的反射随入射激波马赫数增大,其距离和时间间隔缩小。     

飞行器火工装置的冲击隔离结构方案实验研究

飞行器由于采用了××炸药索作为级间分离及壁板减重的火工装置，当火工品引炸时，对周围的仪器支架和脱拔插头产生高达３００００ｇ的冲击加速度。为保护仪器支架和脱拔插头，本文，总结了多种隔冲击结构方案的试验结果，选出了一种最佳方案，即二级硅橡胶缓冲器与阻尼复合结构的结合形式。该方案可使冲击加速度衰减至１６０ｇ以下。测的是周向过载。４结语粘弹阻尼复合结构用于高频响、高过载的冲击衰减系统尚是一种新的尝试。由于本课题所设计的缓冲支架采用了多级隔冲方式，冲击载荷传递的环节多，而且是三维冲击响应，载荷的波形复杂，不确定因素多，无法采用理论分析的方法进行研究。虽然如此，缓冲器的隔冲特性以及粘弹阻尼复合结构的减振性能还是可以估算的。这方面的理论问题有待于进一步研究。从试验角度而言，本次试验已解决了飞行器的仪器盒及脱拔插头的隔冲击振动问题，证明所设计的隔冲击支架满足使用要求。通过对不同支承界面联接方式的研究，选出了较佳的支承结构形式，即文中的标准状态。该结构形式隔冲击性能好，衰减倍数大，安装和更换方便，防热性能好。试验数据表明，仪器架的衰减倍数大于４００倍，脱拔插头支架大于２９０倍；在最大过载约３００００ｇ，最大响应频率约２２．４     

水雾对舱内装药爆炸载荷的耗散效能试验研究

为了分析水雾对舰船舱内爆炸冲击波的耗散与衰减作用,通过舱内装药爆炸试验研究方法,在有限空间爆炸舱中心设置爆源,测量并对比在有无喷雾工况下舱内典型位置的壁压和准静态压力。结果表明：在水雾抑爆的舱内爆炸试验中,水雾对舱内爆炸载荷的准静态压力和超压峰值削弱作用明显,其中27.5 g梯恩梯爆炸角隅位置的初始冲击波超压衰减率为26.47%,二次反射冲击波波峰值衰减率达到27.27%,准静态压力衰减率达到31.82%;喷雾液滴分布特性相同情况下,随着装药量增加,水雾对冲击波和准静态压力的衰减效果不断降低。     

聚能射流作用下模拟装甲舱室内冲击波试验研究

为研究先进装甲目标内乘员部位冲击波毁伤效应,建立了典型装甲车辆乘员舱室模拟等效目标靶,开展了破甲弹静爆射流穿透装甲钢舱壁及炸药在舱内静爆条件下舱内冲击波试验。试验结果表明：聚能射流穿透装甲舱室后,在舱室内具有一定的冲击波毁伤效应;受射流穿透舱壁时舱体振动、测试位置、壁面反射、传感器安装方式等因素影响,测试波形差异较大;与裸装药在模拟装甲舱内爆炸的试验结果相比,聚能装药爆炸射流穿透舱壁作用下产生的冲击波波形更复杂;若采取无模拟舱底钢板的等效舱试验方法,更加有利于获取有效的超压测试波形。     

温压炸药爆炸冲击波在爆炸堡内的传播规律

为研究温压炸药爆炸冲击波在有限空间的传播特征,在爆炸堡中进行400 g RDX/Al/AP(高氯酸铵)/HTPB(端羟基聚丁二烯)温压炸药的爆炸实验,通过压力测试系统得到冲击波在地面和空中的超压时程曲线,以JWL-Miller方程作为爆炸产物状态方程,采用AUTODYN软件对爆炸过程进行了数值模拟,并用数值模拟结果研究冲击波在爆炸堡内发生正反射和斜反射。结果表明,数值模拟得到的冲击波形态、峰值及作用时间与实验测试结果吻合较好,Miller余项能够较为合理地描述含铝温压炸药的后燃特征。正反射发生在装药的地面投影点,反射波峰值达到入射波峰值的3.3倍;斜反射包括规则反射和马赫反射,冲击波入射角小于40°时,在地面形成规则反射,反射波峰值约为入射波峰值的2.5倍;冲击波入射角大于40°时形成马赫反射,马赫波峰值约为入射波峰值的1.2~1.6倍;在侧壁及穹顶发生规则反射。在几何对称轴上发生聚焦现象,聚焦点冲击波超压高于2200 k Pa,达到该点入射冲击波超压的4.3倍,增强了爆炸堡内冲击波,提高了温压炸药的毁伤能力。     

双层介质隔板试验及被发炸药冲击起爆特性分析

为研究双层介质隔板下被发炸药的冲击起爆特性,建立了考虑侧向稀疏波影响的被发炸药冲击波能量计算模型,并开展锰铜压阻传感器测压试验。获得了由有机玻璃与LY-12铝合金组合的双层介质隔板排序（两种不同波阻抗顺序）、总厚度h（30~60 mm）与厚度分配（有机玻璃厚度比例10%~90%）对透射到被发炸药中冲击波各参量的影响规律,试验验证了被发炸药透射冲击波压力及其冲击起爆情况。研究结果表明：选取波阻抗递增的排序时透射冲击波能量较低,对炸药的安全性更有利;随着总厚度的增加,透射冲击波能量逐渐降低,且下降幅度逐渐减小;透射冲击波能量随厚度分配的变化规律与总厚度有关,随着有机玻璃厚度比例的增加,透射冲击波能量呈不断递增（h=30 mm）、先递增再递减（h为40~60 mm）的趋势。     

射流侵彻对45~#钢靶板硬度影响的分析

多年来人们一直认为侵彻过程中由于撞击产生的高压必然会对靶板产生冲击压缩。但最近的研究表明应力波对材料产生的压缩可分为冲击压缩和等熵压缩,不同的压缩情况对材料的宏观特性如硬度等方面的影响差异很大。以射流侵彻钢板为例,分别对两种不同压缩情况产生的流动应力进行计算,转换成硬度后与试验值相比较,由此确定侵彻过程中应力波对侧壁2 mm后的钢板压缩为等熵压缩,并了解其对材料硬度的影响。     

再生式液体发射药火炮贮液室激波模型

在再生式液体发射药火炮喷射后期,贮液室普遍存在高频高幅压力振荡。由于活塞的运动扰动,经过一定时间贮液室中可能形成激波。基于特征线理论推导了特征线经固壁与活塞多次反射后激波形成模型,设计了计算流程图及给出了应用算例。数值计算结果与实验现象基本符合。此模型为预测不同结构再生式液体发射药火炮贮液室中激波的形成打下了坚实的理论基础,对探讨贮液室压力振荡产生机理具有一定理论意义。     

水下战斗部定向起爆方式与威力场关系仿真研究

由于水中兵器战斗部采用不同的定向起爆方式时将产生不同的爆炸威力场,为了寻求一种能获得较大定向能量增益以及较大定向能量增益区域的定向起爆方式,文中通过仿真软件AUTODYN建立了水中兵器战斗部采用几种典型的定向起爆方式时在水中爆炸的仿真模型,并对其不同定向起爆方式下的爆炸威力场参数进行了仿真计算与对比分析,得出了不同定向起爆方式与爆炸威力场的对应关系,并结合理论分析与工程实际应用,提出了一种切实可行且相对较优的定向起爆方案。     

炸弹邻近爆炸对浅埋结构人防工程的毁伤效应

为研究炸弹邻近爆炸对人防工程结构的破坏效应,对半埋和全埋式浅埋结构人防工程进行不同爆炸距离作用和装药量下的模型结构抗爆试验研究.在1/3大缩比条件下,通过11批次爆炸试验分析人防工程结构的动力响应和破坏特征.结果表明:爆炸产生的空气冲击波作用到外墙上产生的超压大小与墙板刚度有关,外墙结构设计荷载应取墙面受力最大位置的荷...