爆炸载荷下刚-塑性圆柱壳体的性态

文献[1]、[2]研究了爆炸载荷下刚-塑性圆柱壳体的性态,给出了壳体运动和应力场的数值解。本文在此基础上作了进一步的研究,按照能量分配原则,得出了解析解。从而简化了计算,且与实际吻合较好,对工程有实用价值。     

圆柱壳体结构在侧向爆炸冲击波载荷下的塑性破坏

在相关理论和假设的基础上,给出了自由状态下阶梯形质量分布金属圆柱壳体在侧向非对称脉冲载荷下的变形和运动方程,针对矩形脉冲载荷得出塑性响应解及临界断裂破坏判据,理论预测与实验结果吻合较好。     

全封闭舱内爆炸载荷作用下薄板变形研究

在内爆炸载荷作用下,舱室内部长时程准静态压力载荷会对结构极限变形产生重要影响,使得其结构响应与敞开环境空爆下的情况有较大区别。计算分析了方形薄板在内爆炸载荷作用下动态响应,基于薄板在冲击载荷作用下的变形规律,提出了用于评估结构在内爆炸载荷作用下极限变形的无量纲损伤数。该无量纲损伤数考虑了舱室体积、炸药能量、结构几何尺寸及屈服强度等因素对内爆炸载荷作用下结构变形响应特性的影响。薄板变形的分析结果表明,结构极限变形与板厚比和无量纲损伤数之间存在明显线性关系,可通过拟合获得舱内爆炸载荷作用下结构极限变形的快速预报经验公式。提出的无量纲损伤数考虑了板大变形响应过程中的中面膜力效应和板厚影响,更加适合于分析薄板在内爆炸载荷作用下的塑性大挠度变形值。     

水下爆炸冲击波作用下小型多舱圆柱壳的塑性响应

运用数值计算与水下爆炸试验相结合的方法研究了水下爆炸冲击波作用下小型圆柱壳的塑性响应。通过引入金属材料的Johnson-Cook(J-C)强度模型,应用国际通用软件ABAQUS的声固耦合算法分析计算了小型圆柱壳在水下爆炸冲击波作用下的塑性变形,并进行了试验验证。     

爆炸变形定向战斗部壳体变形分析

本文根据刚塑性最小加速度原理,建立了在非对称爆炸冲击载荷作用下自由圆柱壳体的分析模型,在不同辅助装药分位角和变形初速条件下,用该模型分别计算了相应的壳体最终变形.模拟实验表明,实验结果和计算结果比较吻合.     

爆炸载荷作用下钢管拼装结构大变形模态解

钢管拼装吸能元件在爆炸载荷作用下的大变形问题,对于抗爆结构的吸能装置设计具有重要意义。本文在对单个钢管动力压扁过程研究的基础上,根据实验分析了拼装钢管在径向受爆炸载荷作用的塑性行为,并且基于虚速度原理建立了八塑性铰机构模态解方程,描述了拼装钢管受爆炸载荷作用的位移速度场,最后进行了实验验证。     

填充介质柱壳在侧向爆炸载荷作用下的变形机理研究

从理论上研究填充介质柱壳在侧向爆炸载荷作用下的变形机理。假定圆柱壳体为理想刚塑性壳体并且无限长,忽略炸药爆炸时爆轰产物的轴向飞散。根据平面应变假设和塑性铰理论,将柱壳沿圆周方向均匀划分为N个首尾相连的刚性方杆,方杆之间用塑性铰连接。根据初边值条件分析壳体微元的受力情况,进而推导出运动方程。利用MATLAB进行编程求解,将求解结果与数值仿真结果进行对比验证。结果表明,所建立的理论分析模型是合理的,求解方法是可行的。     

水下爆炸中铝圆柱壳的载荷分析

显式瞬态动力学软件（MSC/DYTRAN）已经被使用在水下爆炸分析中,最新发布的该软件版本中,一种新的ALE流体-结构耦合技术已经在多材料欧拉解法中引入,为了显示这种新型相互作用技术在水下爆炸分析中的功能,进行了包括水下爆炸铝圆柱壳受载的试验,结果表明,试验和分析结果吻合的很好,采用新型ALE时,CPU的时间效率提高了2倍。     

爆炸载荷作用下玻璃钢防护结构破坏分析

对航天器分离装置的爆炸作用过程进行了数值模拟研究和试验验证。探讨了玻璃钢防护结构动态力学性能测试和本构参数标定方法,并对玻璃钢防护结构的破坏作用过程进行了分析。分析结果表明,在爆炸载荷作用下拉伸破坏和剪切强度破坏是玻璃钢防护结构破坏的主要形式。     

爆炸载荷作用下夹层玻璃动态响应的数值模拟

为研究爆炸载荷作用下夹层玻璃的动态响应,利用有限元软件LS-DYNA对爆炸载荷作用下夹层玻璃的动态响应进行了数值模拟。通过改变外层玻璃与内层玻璃的厚度,系统地研究不同组合下夹层玻璃的动态响应规律,描述爆炸产物与结构相互作用过程,分析夹层玻璃不同部分的能量吸收效率,观察夹层玻璃的裂纹扩展过程。结果表明：玻璃厚度的改变对结构动态响应有明显影响,随着爆炸距离增加,影响程度逐渐减小;爆炸产物先于空气冲击波对玻璃的冲击有损伤破坏作用;结构外层玻璃的能量吸收效率最大,聚乙烯醇缩丁醛胶层次之,内层玻璃吸收效率最小;爆炸载荷下夹层玻璃的裂纹以环向裂纹为主,径向裂纹相对较少。     

爆炸载荷作用下混凝土内应力波速度的测量

根据一维弹性波理论,提出了一种应用行波杆对混凝土内应力波速度进行测量的方法,介绍了该方法的测量原理。设计了该方法中行波杆的长度、外径和材质等关键参数,并构建了在爆炸载荷驱动下的混凝土实验模型,配置了测试系统．实验结果表明,行波杆设计方法正确,各项参数符合测试需求,实验数据真实可靠．     

爆炸冲击波作用下混凝土板的载荷等效方法

基于动力响应一致的原则,提出了将混凝土板所遭受的爆炸载荷等效为无升压时间的 三角形均布载荷的方法。采用量纲分析将混凝土板的最大动量及其达到时间作为等效参数,得到 了其在爆炸作用下的等效载荷超压峰值和持续时间与炸药当量和爆距之间的无量纲经验关系式。 通过对一定无量纲范围内不同工况计算结果的拟合,确定了经验表达式中的常数。最后,采用数值 方法对等效载荷和实际爆炸作用下混凝土板的动力响应数值分析结果进行比较,验证了该等效方 法的有效性。     

水下爆炸作用下圆柱壳周围压力场分布

为研究水下爆炸对鱼雷、水雷等水下目标的破坏机理开展了一次水下爆炸试验,采用长2.2m、直径0.53 m的圆柱壳结构作为目标,采用1 kg标准TNT球形装药作为爆源在水平距离5.5m处爆炸,测量了圆柱壳正面、背面和侧面的压力场,得到了冲击波时程曲线,测量及分析结果表明:正面和侧面由于反射波的影响均会发生截断效应,背面由于前驱波影响前段上升缓慢,当冲击波到达时迅速上升,之后以指数形式衰减,圆柱壳结构正面的冲击波冲量最大,侧面次之,背面最小,对于结构侧面的破坏作用最小.     

水下爆炸对不同壳体的变形响应数值模拟

利用AUTODYN仿真程序,仿真了20 g TNT水下爆炸对不同距离的不同壳体的变形响应,得到了2种材料的壳体响应规律。仿真结果表明：在进行小药量炸药水下爆炸对相邻壳体变形影响分析时,同种材料情况下,距离越远变形越小;不同材料相同距离时,壳体材料决定变形情况的结果。该研究对工程实践有一定指导意义。     

水下爆炸冲击波和气泡载荷对典型圆柱壳结构的毁伤特性

为研究近场爆炸冲击波及气泡载荷对缩比后的鱼雷典型圆柱壳结构的毁伤特性,并探讨装药距离、装药方位等相关参数对圆柱壳结构变形特征及毁伤特性的影响规律,采用任意拉格朗日-欧拉算法对近场爆炸冲击波及气泡载荷对圆柱壳结构的毁伤特性进行了数值模拟分析。将壁面附近爆炸气泡演化过程的仿真结果和试验结果进行了对比,验证了数值模拟方法的有效性。利用该数值分析方法对多组不同装药距离和装药方位下的爆炸过程进行了研究,深入分析了冲击波、气泡脉动载荷及射流载荷等不同形式载荷对圆柱壳结构的毁伤作用机理。研究结果表明：冲击波对圆柱壳结构的毁伤效果受装药距离的影响较为明显,装药距离的增大会急剧削弱冲击波在圆柱壳上造成的破坏,而圆柱壳的方位改变对冲击波的毁伤作用影响较小;水射流载荷对圆柱壳结构产生的毁伤受方位因素的影响较为明显,当药包位于圆柱壳下方时圆柱壳迎爆面在气泡脉动及射流载荷联合作用下产生的塑性应变最大。     

水下接触爆炸载荷作用下多层板壳破坏概率分析

为研究水下接触爆炸载荷作用下舰船防护板壳结构的可靠性，取钢板弹性模量、切线模量、极限强度和炸药密度作为基本变量，利用随机数生成程序得到50组随机变量的样本值；利用有限元程序LS-DYNA对水下接触爆炸作用的多层板壳结构进行仿真计算，得到各层板的最大应力值；通过检验，最大应力服从正态分布，提出了破坏指标的概念，求得各层板及板壳结构系统的破坏概率．结果表明，在被装药量为460kgTNT的武器攻击时，整个防护结构完全破坏的概率很小．该方法可很好地解决爆炸作用下结构的可靠性问题，为工程结构的防护提供了参考．     

爆炸冲击载荷作用下靶板动态响应研究

应用量纲分析方法分析爆炸冲击载荷下影响靶板动态响应的相关独立变量,分析了炸距和装药量对变形扰度值的影响。利用有限元软件LS-DYNA进行数值仿真,模拟靶板在冲击波载荷下的动力学响应,模拟结果与实验结果基本吻合。控制单一变量,分别得到炸距和装药量对靶板变形量的影响规律。研究结果表明,在一定范围内,靶板变形扰度随炸距的增加呈现类似指数形式的快速减小,随装药量的增加而线性增大。     

水下近距和接触爆炸载荷作用下板架结构动态响应机理

以某型水面舰船防护结构的膨胀舱为原型设计板架试验模型，依药量和爆距不同进行7个工况的水下近距和接触爆炸试验。采用光子多普勒测速系统测量模型典型位置的速度时程，收集试验产生的飞片，并对试验后板架的破口形态进行记录。结合数值方法对试验结果进行对比分析，验证试验结果的一般性及数值计算方法的准确性。根据试验和数值计算结果对水下近距和接触爆炸载荷作用下板架结构动态响应开展研究。研究结果表明：板架结构容易在加强筋、隔板处发生剪切或撕裂破坏形成飞片，飞片的形成与药量、爆距、板架的结构形式均有密切关系；爆炸载荷驱动下板面上各点速度以爆心投影点为中心沿板面向外呈指数衰减趋势；当爆距大于2倍装药半径后，不同药量在相同的距径比下，板架结构上正入射点处速度峰值基本相当。     

内爆炸载荷下弹钢的动态变形与断裂准则研究

在Ｔａｙｌｏｒ临界应力断裂准则的基础上，假定裂纹前端周向拉伸应力σ０＝ｋσＢ，理论和实验研究了两种弹钢（２０＾＃钢和９２６０钢）在内爆炸载荷作用下壳体的膨胀规律，以及断裂系数Ｋ值，应变，应变率和破裂半径。破片加嘏试验表明，理论计算与实验结果具有相当好的一致性。     

爆炸载荷下泡沫铝夹芯板变形与破坏模式的实验研究

系统地开展了爆炸载荷作用下泡沫铝夹芯板变形与破坏的实验研究,获得了冲量45.6 N·s、 76.2 N·s、104.6 N·s、131.7 N·s、183.6 N·s 5种不同爆炸载荷作用下泡沫铝夹芯板背面板中心点的变形挠度,给出了泡沫铝夹芯板前面板、泡沫铝芯体和背面板在不同爆炸载荷作用下的变形与破坏模式,分析了泡沫铝芯体产生的剪切断裂和拉伸断裂两种不同机理。研究结果表明,泡沫铝芯体呈现“渐进式”压缩变形,泡沫铝夹芯板背面板中心点的变形挠度与爆炸冲量之间近似满足二次关系。