爆破荷载下边坡动态响应的FLAC3D模拟研究

为了研究爆破作用下布沼坝西帮的动态响应规律,通过对边坡施加一个实测振动波,利用FLAC3D分别从应力场分布、速度和位移响应规律3个方面来进行计算结果的研究和讨论。结果表明:在爆破荷载的作用下,随着边坡深度的增加,边坡体所受的压应力逐步增大;随着高程的增大,边坡质点的速度和位移均出现放大作用;边坡主要还是受自重应力影响,清帮爆破荷载对边坡稳定性影响不大。     

爆破震动对高陡边坡稳定影响的数值模拟研究

在高陡边坡下进行爆破作业,为确保边坡及生产的安全,需对振动条件下边坡的动态稳定性有所了解。相关的研究成果已表明,FLAC 3D用于爆破荷载作用下边坡的动态响应分析是可行的。利用FLAC3D软件建立了丽江阿海电站左岸高陡边坡的三维模型,将现场实测的振动数据从边坡底部输入,分析了爆破结束后边坡体内位移场、应力场以及速度场的分布情况,从而判断该边坡在爆破荷载作用下的稳定性。     

爆破荷载作用下埋地钢管的动态响应实验研究

爆破荷载作用下埋地管道的动态响应问题是城市爆破施工中亟需解决的课题之一,具有重要的理论和现实意义。在理论分析的基础上,通过改变药量、爆心距、管道内压以及爆源埋深中某一参数对埋地无缝钢管进行现场爆破实验,其中药量为50~200 g,每次实验改变25 g共七次;爆心距分别为2.2 m、2.7 m和3.2 m;管道内压分别为0 MPa、0.2 MPa、0.4 MPa和0.6 MPa;爆源埋深分别为0.5 m、1 m、1.5 m和2 m。结果表明:在正常工作压力下钢管内径和管壁厚度的比值越大,管道容许压缩应变值越小;管道应变与比例距离成反比,随着比例距离增大,应变减小;并得出了在实验条件下的应变峰值与爆心距和药量计算公式。     

顺层岩质边坡爆破荷载作用下的振动传播规律研究

为揭示顺层岩质边坡爆破振动传播规律,采用起爆药量分别为3.2 kg、4.8 kg、4.8 kg和7.2 kg,完成现场4次爆破试验,通过沿边坡走向和坡面倾向各布置4组测点,获取振动速度监测数据。利用回归分析方法,分析不同位置的振动速度衰减规律,得到了顺层岩质边坡不同爆破开挖药量与振动速度的关系,提出了一次最大安全起爆装药预测表达式;并通过数据拟合,得到多次爆破作用下垂直与水平方向振动速度的衰减参数与药量的关系式。最后,采用3DEC数值分析方法,模拟了振动应力波在顺层岩质边坡中的传播过程,反映了顺层岩质边坡在考虑岩层走向和倾向时的振动速度变化规律,为同类型的顺层岩质边坡爆破安全控制提供参考。     

爆炸荷载作用下FRP管-混凝土-钢管组合柱动态响应的数值模拟研究

针对FRP(纤维增强复合材料)管-混凝土-钢管组合柱的抗爆性能,采用非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA进行数值模拟研究。分析了组合柱在爆炸荷载作用下的破坏形态、不同比例距离以及不同厚径比情况下的动态响应。结果表明:在爆炸荷载作用下,组合柱损伤程度明显降低;随着比例距离逐渐增大,FRP材料组合柱的中部水平位移峰值显著降低;随着厚径比增大,组合柱刚度逐渐增强,组合柱中部水平位移峰值也显著降低。因此,该类组合柱具有优越的抗爆性能。可为该类型组合柱的抗爆设计以及进一步研究提供参考。     

近区爆炸作用下砌体填充墙损伤破坏与动态响应的数值模拟

民用建筑中广泛使用的砌体填充墙在爆炸荷载作用下产生的碎块严重威胁着建筑物内部人员和设备的安全.尤其是近区爆炸作用下,墙体会产生更为严重的局部破坏,碎片飞散速度更快,但已有的相关研究工作仍旧较少.基于已有普通黏土烧结砖填充墙的近区爆炸试验,开展了近区爆炸作用下砌体填充墙损伤破坏和动态响应的数值模拟,对比验证了Load B...     

深水环境中水下爆炸冲击波作用下圆柱壳动态响应的数值模拟研究

基于通用有限元程序ABAQUS,运用静力分析和动力分析相结合的研究方法,对深水环境中圆柱壳在水下爆炸冲击波作用下的动态响应进行了数值模拟研究,分析了深水中圆柱壳动态响应的影响因素,研究了圆柱壳的破坏随深度而变化的规律.研究结果表明:在同样的冲击波载荷作用下,圆柱壳的毁伤程度随着所处深度的增大而逐渐加重;爆距不变时,不同爆心方位所对应的圆柱壳的响应不同;预应力的存在使圆柱壳毁伤程度有所增加,并且预应力对圆柱壳响应的影响与爆心方位有关;能够导致圆柱壳破坏的炸药质量随深度增加而迅速减小;圆柱壳在浅水中和深水中的破坏机制不同,前者是由于冲击波的作用,而后者是冲击波和静水压力联合作用的结果.     

地下列车移动荷载作用下隧道及自由场的动力响应解

针对地下列车运行引起的隧道和自由场上的振动响应问题,利用隧道-自由场动态相互作用系统在隧道轴线方向上的一致性或周期性,采用Fourier变换和Floquet变换等方法,在频率-波数域内推导了在移动荷载作用下隧道及自由场的动力响应解,此解把地下列车运行引起的动力响应问题归结到计算频率-波数域内的传递函数和频域内的移动外荷载的问题上,传递函数采用三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型来计算,移动外荷载主要考虑为频域内轨道不平顺情况下的轮轨接触力.利用此动力响应解对北京地铁1号线东单站至建国门站区间的动力响应进行了计算,计算结果表明此方法具有良好的适用性.     

爆破模型的动态光测力学方法研究综述

动态光测力学方法是爆破模型研究十分重要的工具,各种光测力学方法对爆炸应力、应变、位移场的测量及相应研究有不同的作用.在总结大量国内外文献的基础上,对爆破模型研究中使用的动态光测力学方法进行了回顾和评述,阐述了它们在不同阶段实验技术和理论研究的进步.重点介绍动光弹、激光全息干涉法在爆破研究中的运用及最新进展,简略探讨了动态焦散、云纹、云纹干涉法等其它光测力学方法在动载研究中的使用情况.通过分析上述文献,指出了这些方法的运用前景和发展方向.     

在拱腰爆炸荷载作用下锚杆动态响应数值分析

为研究拱腰集中装药下锚杆的动载响应特性,利用有限元分析程序LS_DYNA 3D,对锚杆的轴向应力分布规律进行了显示动力分析。对比爆心径向同一距离测点的实测压应力时程曲线,模拟结果曲线峰值、形态和趋势与之较为一致。迎爆侧受压强度明显大于背爆侧,最强的受压部位在迎爆侧拱腰;迎爆侧拱顶和拱腰受拉强度比较大,最强受拉部位在拱顶。受压峰值和受拉峰值从锚头到锚端都是先增加后减小,但最大峰值位置不同,并利用应力波原理和最大拉应力瞬时断裂准则分析其原因。     

立式柱形钢储罐内部爆炸数值模拟及动力响应分析

针对立式柱形钢储罐内部蒸气云爆炸,采用TNT当量模型进行数值模拟。首先采用非耦合方法(刚性壁面)研究立式柱形储罐内部爆炸流场演变情况,获得罐壁附近超压时程变化;接着采用耦合方法(变形壁面)研究不同壁厚时罐壁附近超压时程变化,考察爆炸流场与罐壁变形之间耦合效应的影响,同时获得储罐变形和von Mises应力分布的动力响应情况。研究表明:除顶盖中心区域外,可将第1个反射超压作为储罐内壁面爆炸冲击荷载,顶盖中心区域建议考虑到后续2~3个波形;除顶盖中心区域外,耦合效应对内部爆炸冲击荷载的影响不大;罐壁-顶盖、罐壁-底板连接和顶盖中心区域是动力响应中的变形和应力薄弱位置,实际结构设计中需进行加强。     

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。     

爆炸载荷下建筑物动态响应的数值分析

为了研究建筑物在爆炸载荷下的动态响应,采用有限元的方法对近距离爆炸对建筑物的破坏效应进行了数值模拟研究。建立了一个七层七跨的钢筋混凝土(带门窗)结构建筑模型,对800 kg TNT炸药在正面及侧面不同距离处爆炸时建筑物的响应特性进行研究,得出了每种工况下建筑物不同位置处压力、速度、加速度及位移随时间变化曲线。为建筑物在外爆炸作用下的破坏效应评估提供了重要的参考。     

爆破振动对隧道洞口顺层岩质边坡稳定性影响研究

爆破振动会对隧道洞口顺层边坡的稳定产生不利影响,根据隧道洞口顺层边坡的特性建立相关假设,将顺层岩体层间作用用弹簧和阻尼约束来代替,建立顺层边坡振动激励下的动力响应模型。运用结构动力学分析计算在爆破振动激励下约束上产生的动反力,建立既考虑爆破振动动态特性又考虑边坡结构性质的顺层边坡稳定安全系数的计算方法。分析表明,边坡的刚度、阻尼、空间尺寸等本身的物理结构性质,以及爆破振动的强度、作用时间、频率等因素对边坡的动态稳定均有影响。对工程实例的计算表明,计算结果能反映出实际的边坡稳定状况,该方法可用于顺层边坡在爆破振动作用下的安全计算。     

爆破动力作用下小净距隧道围岩振动效应分析

以渝长高速公路武隆小净距隧道掘进爆破为背景,应用FLAC3D数值模拟法进行隧道掘进爆破条件下的前洞围岩振动效应分析.通过计算结果与试验数据的对比分析,证明了应用此计算方法进行振动强度分析的可行性.进一步分析表明,全断面不同循环进尺爆破方案引起振动速度的分布规律基本相同;在爆破掌子面前,前洞迎爆侧边墙上的最大振动速度沿隧道轴线方向随水平距离增大有明显的放大现象,最大振动速度发生在爆破掌子面前面10 m左右前洞断面迎爆侧的边墙上;在爆区附近,前洞迎爆侧围岩上的振动速度是背爆侧的6-10倍.     

水下爆炸冲击波的数值模拟与试验研究

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对小当量TNT炸药在无限水域内爆炸进行数值模拟,并将数值计算结果与实验室内实测数据以及传统的经验公式计算结果进行对比。分析发现:用传统的经验公式计算小当量TNT炸药在水下爆炸时的爆炸冲击波压力峰值,与实测值相比存在较大误差;运用有限元显式动力分析方法计算得到的水下爆炸冲击波压力峰值与实测值相吻合,并且水下爆炸冲击波波形相近。对数值计算值进行拟合得到水下爆炸冲击波压力峰值的计算公式,可以对同等条件下的水下爆炸试验进行估算。     

土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力的数值模拟

对于土中爆炸地冲击作用下埋地管线动应力如何计算及其是否安全,是一个值得研究的问题.利用LS-DYNA3D有限元程序,运用非线性动力学基本理论和算法,适当选取材料的本构关系,对半无限土介质中集团药包爆炸地冲击作用下埋地管线的动力响应问题,进行了数值模拟研究,得出了埋地管道的迎爆面上受到很大的轴向拉应力作用,且其为瞬态受力过程的结论.模拟计算结果与实验结果较为吻合,表明采用数值模拟方法研究土中爆炸地冲击对埋地管线的作用是可行的.     

基于FLAC3D的圆形隧道应力位移的数值模拟与分析

利用现阶段国内外流行的岩土数值分析软件FLAC3D，模拟分析了圆形隧道围岩不同阶段的应力和位移，并把数值解和理论解析解进行了对比；分析了剪胀性对于隧道围岩应力位移的影响，对隧道工程的设计和施工有指导作用和参考价值。