爆炸荷载作用下部分埋置结构响应的数值模拟方法

为了比较不同的数值模拟方法进行动力响应分析的优缺点,采用爆腔内壁施加经验压力和高爆炸药材料模型(ALE算法)模拟爆炸荷载,分析了部分埋置结构的动力响应.结果表明:爆腔内壁施加经验压力时程模拟爆炸荷载的方法与Lagrangian算法模拟爆炸荷载的方法所得的数值结果相近,但其计算精度低于ALE算法,Lagrangian算法和ALE算法相比,所需计算工作量较少,爆腔内壁施加经验压力模拟爆炸荷载的方法在实用性上具有一定的优势.     

爆炸冲击波的环流效应数值模拟研究

利用任意拉格朗日欧拉（ALE）算法和炸药爆轰产物的JWL状态方程。针对有障碍物阻档时空气冲击波的环流现象进行数值模拟，得到在爆源周围有障碍物时爆炸场初始发展、环流情况及整个传播过程，并分析了空气冲击波的环流规律。研究结果表明，所采用的方法可以很好地描述空气冲击波环流流场参量分布与变化规律。数值模拟结果符合物理规律。     

水下爆炸冲击波载荷作用下船底板架的塑性动力响应

为研究水面舰船结构抗水下爆炸的能力,建立了典型水面舰艇底部板架结构在水下爆炸冲击波作用下的塑性动力响应计算模型.模型以能量法为基础,将底部板架的响应过程分成整体变形和局部变形2个部分,根据两者的不同特点,分别采用骨架梁模型和固支矩形板模型进行计算,并引入能量分配机制,对两者所吸收的能量进行分配.为验证理论模型,建立了船底板板架的有限元模型,采用MSC.Dytran进行数值模拟,结果吻合较好.该计算模型可为水面舰艇船体典型结构抗冲击性能评估提供一定的依据.     

柱形爆炸容器动力响应的数值模拟

针对中心装药的冲击波加载研究了柱形爆炸容器的动力响应问题.模拟运用ANSYS/LS-DYNA软件,采用流固耦合方法,得到了爆炸容器壳体在爆炸中心点对应处的残余变形,并与实验值进行比较;绘制了壳体上一些特征点的等效塑性应变曲线和应力峰值曲线,分析了容器材料的应变率效应.结果表明:塑性变形主要集中在爆心附近区域;TNT药量越大,塑性区域与塑性变形越大;容器爆心环面的应力是最大的;应变率效应使壳体材料的屈服极限提高了2.2倍.     

武器爆炸条件下冲击波与弹片共同作用数值模拟分析

研究武器爆炸条件下弹片与冲击波共同作用的规律。给出数值分析的计算假定,分别对爆炸产物弹片及冲击波的运动规律进行分析。对现行计算公式进行了简化推导,所得计算公式与防护工程计算中的现行公式相比,简洁且反映实际情况。分析结论能够方便地确定武器爆炸后空气冲击波和弹片作用到结构物上的前后次序及相应的时间差,为研究冲击波和弹片对结构物的复合作用提供了依据。数值算例表明所给算法是有效的。     

钢管混凝土柱对爆炸冲击波影响的数值模拟研究

通过LS-DYNA软件对两种截面的钢管混凝土柱在爆炸荷载下爆炸冲击波的传播过程进行了三维数值模拟。混凝土采用HJC模型,钢管采用了考虑应变率的随动硬化塑形模型,炸药采用TNT炸药,使用LS-DYNA程序中的高能炸药爆轰产物压力-体积关系的JWL状态方程分析了爆炸冲击波的传播过程,得到了在不同比例距离下爆炸冲击波在通过两种截面柱子时超压峰值的衰减及增大规律。     

掩体结构受爆炸作用动力响应的数值模拟

利用大型通用有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土掩体结构在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟,其中混凝土采用塑性损伤模型,并考虑了应变率效应。通过对比分析了结构在相同强度的总脉冲压力作用下的内力,节点位移和塑性能量损失,最后得出结论:对混凝土掩体结构,在相同强度的总脉冲压力作用下会发生不同的动力响应,峰值压力越大,响应越明显。     

掩体结构受爆炸作用动力响应的数值模拟

利用大型通用有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土掩体结构在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值模拟,其中混凝土采用塑性损伤模型,并考虑了应变率效应。通过对比分析了结构在相同强度的总脉冲压力作用下的内力,节点位移和塑性能量损失,最后得出结论：对混凝土掩体结构,在相同强度的总脉冲压力作用下会发生不同的动力响应,峰值压力越大,响应越明显。     

爆炸冲击波数值计算网格划分方法研究

在爆炸冲击波数值计算过程中,计算精度很大程度上取决于空气和炸药的有限元网格尺寸.现在常用的爆炸冲击波数值计算网格划分方法大多是针对某一当量炸药的,在使用中存在一定的局限性.针对这一问题,本文提出了一种与炸药当量相关的网格划分方法,并应用有限元软件LS-DYNA进行了计算对比,结果表明:该方法适用性很好,而且在计算精度与计算效率上取得了很好的平衡.     

爆炸荷载作用下桥梁动态响应及其损毁过程的数值模拟

桥梁的设计通常考虑了地质和气候等环境条件,但并没有考虑结构抗爆方面的设计要求。利用大型通用有限元软件LS-DYNA 3D对连续刚构桥在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值计算,分析过程中考虑了空气冲击波的传播特性。通过调整炸药的位置和重量,得到了爆炸荷载作用下刚构桥跨中的位移响应、跨中Von-Mises应力分布和结构破坏形...     

爆炸冲击波作用下核电站安全壳动力分析模型

根据某国防科研课题，建立核电站安全壳在爆炸冲击波作用下的动力分析模型，讨论并分析了质点杆模型在安全壳预应力混凝土结构中的应用。质点杆模型可用于计算爆炸冲击波作用下的结构响应。     

混凝土地下结构在爆炸荷载作用下的数值分析

对实际地下人防的结构体系进行三维数值计算和分析,通过与结构设计中常用的PKPM软件计算结果进行对比,发现用PKPM计算得出板的内力值不能完全包络有限元分析得出的结果,而用PKPM计算得出的梁、柱的内力值均能包络有限元分析得出的结果。说明在PKPM软件中梁柱的简化计算方法是合理的,能够真实反应梁柱受力状态,但是PKPM软件对板的简化计算方法偏于危险,不能完全包络板的最大内力可能出现的位置。例如战时工况时,PKPM软件计算中取板中点作为最不利内力位置是不合理的,通过有限元分析进行了验证。在此基础上分析了目前工程中现浇板比较容易出现裂缝的原因,并就此提出对人防地下结构设计的修改建议,为爆炸作用下混凝土结构设计提供借鉴和参考。     

Experimental Investigation on Shock Wave Characteristics of Aluminized Explosives in Air Blast

To investigate the shock wave characteristics of RDX-based aluminized explosives, air blast tests were conducted for measuring the parameters of 10.kg aluminized explosives which contained 0-40% aluminum. The results showed that with the increasing of aluminum content, the overpressures and impulses increase at first and then decrease within 7 m or 5 m, which reached the maximum when aluminum content was 20% or 30%. Power exponential formulas are used to fit the shock wave parameters vs scaled distance, where an equal weight of TNT is used to calculate the scaled distance. The overpressures of HL0 and TNT in tested locations not only conform to the similar law, but also conform to the same attenuation law after gaining the scaled distances of equal TNT mass. The pre-exponential factors of overpressure and impulse, k_p and k_I, decrease along with the increasing of Al content and keep the same pace as the calculated P_CJ. The attenuation coefficients a_P and a_I increase at first and decrease later with the increasing of aluminum content, and they reached the maximal values with 30% Al containing, which keeps the same pace as the calculated Q_V.     

爆炸荷载作用下多层道面体系动力响应的三维数值模拟

为解决现场爆炸试验成本较高且无法系统研究各层材料对多层道面结构抗爆性能影响的问题,采用LSDYNA软件对爆炸荷载作用下多层道面体系的动态响应进行了三维数值模拟.采用混凝土损伤材料模型模拟多层道面体系中混凝土类材料的动力特性.通过室内动力和静力实验,对材料模型的主要参数进行验证和确定,包括界面特性和各层材料的动力增长因数.根据多层道面体系的现场爆炸试验结果,通过比较其破坏形式、炸坑直径、加速度以及压力值对该数值模型进行了校核和验证.研究结果表明:提出的考虑界面性能和动力增长因数的三维数值模型能够较准确地模拟多层道面体系在爆炸荷载下的真实特性,且验证后的模型可进一步应用于研究不同因素对新型多层道面体系在不同爆炸荷载作用下抗爆性能的影响.     

爆炸荷载下装配式钢筋混凝土梁动力响应及抗爆性能研究

为了研究灌浆套筒连接的装配式钢筋混凝土梁的抗爆性能,建立了装配式钢筋混凝土梁的数值模型,采用多物质流固耦合算法,分析装配式钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的破坏形态和动态响应,通过参数化分析方法,研究了混凝土强度和纵筋配筋率以及炸药位置等因素对装配式梁抗爆性能的影响。结果表明:对于装配式钢筋混凝土梁,由于拼装位置处存在新旧混凝土的薄弱接触面,在爆炸荷载下应力波在梁内传递性能减弱,冲击力不能有效地传递给梁两侧,导致局部发生较严重的脆性破坏。提高混凝土强度和纵筋配筋率、改变炸药爆炸位置均能改善装配式钢筋混凝土梁的抗爆性能。     

挡墙对冲击波削弱作用的数值分析

基于任意拉格朗日-欧拉(Arbitrary Lagrange-Euler,ALE)算法,采用有限元软件AutoDyn对TNT炸药地面起爆后,爆炸冲击波遇到挡墙时的传播及挡墙对冲击波的削弱作用进行了三维数值分析.分析了爆炸冲击波遇到挡墙后的反射、绕射及绕射后汇聚的全过程,并通过改变炸药比距离、挡墙尺寸分析了其对冲击波的削弱作用.结果表明:在挡墙作用下,挡墙背面冲击波峰值到达时间将被延长,相对于自由空气中挡墙背面的压力峰值将大大减小;在挡墙高度一定的情况下,其宽度越宽,对冲击波的削弱作用越强,但当挡墙高宽比H/B≤0.25时,挡墙宽度的影响将会很小.