水下多弹爆炸打击下混凝土重力坝的累积毁伤效应研究

大坝易遭受水下多弹爆炸打击,水下多弹爆炸打击下大坝的毁伤机制与模式有待深入研究。通过建立水下多弹爆炸打击的混凝土重力坝毁伤效应分析模型,重点讨论了单弹打击、多弹先后打击和多弹同步打击下大坝的动态响应特性和毁伤破坏模式,探讨了水下多弹打击对混凝土重力坝累计毁伤效应的影响,揭示了水下多弹爆炸打击下混凝土重力坝的毁伤机制和空间分布特征;同时,提出以开裂深度比作为重力坝水下爆炸毁伤判定指标,建议了混凝土重力坝爆炸毁伤破坏等级,定量评估了水下单弹和多弹打击下混凝土重力坝的毁伤效应。结果表明：单弹打击下大坝主要为轻微毁伤,而多弹打击下大坝发生严重毁伤,且水下多弹先后爆炸打击下毁伤破坏最严重。     

水下目标在水下爆炸作用下的毁伤指标研究

针对某水下目标的抗水下爆炸试验数据,阐明了选用加速度峰值和速度峰值作为测量指标的原因,然后通过相关分析法研究这些指标之间的相关性,利用正交旋转法的因子分析得到影响目标毁伤的公共因子,并通过分析正交旋转因子载荷阵选择出特征指标,讨论特征指标与毁伤模式之间的关系,最后分别利用公共因子数据和特征指标数据进行目标毁伤判别,两组数据的判别结果与实验结果基本一致,证明了特征指标选择的合理性.     

考虑初始应力的混凝土重力坝水下爆炸毁伤特性研究EI北大核心CSCD

水下爆炸冲击荷载由于持续时间短、峰值大,对大坝结构的冲击毁伤破坏往往在短时间内完成,故已有的大坝抗爆防护研究中均忽略了大坝初始应力的影响。采用显隐转换技术,实现了大坝初始应力状态从隐式静力分析到显式动力分析的平稳过渡;通过建立考虑初始应力的混凝土重力坝水下接触和非接触爆炸全耦合模型,分析了不同初始应力状态下大坝动态响应特性,分别探讨了重力和静水压力等初始应力对混凝土重力坝水下爆炸毁伤特性的影响,给出了考虑初始应力状态后的大坝水下接触和非接触爆炸毁伤破坏模式。研究结果表明:初始应力会加重坝身冲切破坏,而减轻上游坝面爆炸成坑破坏和坝踵拉伸破坏。     

管片衬砌结构在接触爆炸荷载作用下的毁伤特性分析

根据相对于结构的装药起爆位置,可将爆炸分为空爆和接触爆炸,针对管片衬砌结构的抗内部接触爆炸能力进行研究。由于管片衬砌的拼装特点,分析认为接头区和单段完整管片接触爆炸的响应可能显著不同;对此,首先对埋置于土中的全比例钢筋混凝土管片衬砌进行了不同装药位置的接触爆炸试验。试验结果表明,装药在管片接头区时管片的破坏范围和程度明显大于装药在管片中心区域;为进一步分析试验结果,利用LS-DYNA软件进行了有限元模拟分析计算,数值模拟结果验证了试验现象,并通过参数分析研究了管片接头特征对衬砌结构破坏效应影响的规律性。     

制导炸弹水平侵彻爆炸作用下混凝土重力坝毁伤效应数值仿真

在综合考虑射弹的冲击侵彻作用、破碎弹壳爆炸能损耗、侵彻孔洞对爆轰产物的影响等因素的基础上,通过对制导炸弹GBU-28水平侵彻混凝土重力坝爆炸全过程的三维数值仿真,研究了混凝土重力坝在射弹侵彻爆炸下的动态响应及破坏效应.计算结果表明:侵彻爆炸的毁伤效应主要表现为坝体的局部破坏效应,而且呈现以爆炸作用为主侵彻作用为辅的破坏特征.细长弹药的侵彻爆炸破坏范围的增长主要体现在垂直弹轴方向.     

水下爆炸毁伤水下目标的频谱特性研究

利用水下爆炸试验中加速度传感器测得的轴向、径向及周向上的加速度数据,通过频域分析方法提取其频域特征参量,选取各向加速度短时傅里叶变换的最大谱值作为特征量。在此基础上,构造了判别函数对不同试验工况毁伤水下目标的毁伤效果进行了评估,最后通过计算核函数给出了目标毁伤曲线。结果表明,利用频域特征参量能较好的评估水下目标的毁伤情况。     

水下非接触爆炸荷载下某混凝土重力坝损伤预测研究EI北大核心CSCD

水坝是重要的挡水建筑物,其安全与否直接影响到下游人民的生命财产,溃坝产生的后果不堪设想。基于Euler与Lagrange流固耦合算法,并考虑爆炸荷载下混凝土的高应变率效应,运用LS-DYNA软件模拟分析了某混凝土重力坝的水下非接触爆炸损伤情况。探讨了受起爆深度、起爆距离和坝前水位与炸药当量影响时,水下非接触爆炸荷载与坝体损伤程度之间的关系,并拟合得到了该坝体的损伤等级预测曲线。通过该研究得到:起爆深度、起爆距离和坝前水位都是坝体抗爆性能的重要影响因素;上游面损伤位置随起爆深度增加而向坝体底部相应移动,起爆深度越大越不易形成贯穿性损伤,近距离起爆对坝体的损伤更为严重,低水位爆炸能够有效减小坝体损伤以提高坝体的抗爆能力。战争发生时可以采取提前放空库水、防止炸弹入水爆炸和防止炸弹接近坝体等方式使坝体的爆炸冲击损伤降到最低。研究成果能够预测坝体遭受水下非接触爆炸荷载时的损伤程度,为政府决策提供一定依据。     

箱形梁在水下近距非接触爆炸作用下的整体毁伤研究

为了研究舰船在水下近场爆炸作用下的整体毁伤模式,根据相似原则设计了两种箱形梁模型,将TNT炸药置于模型中部正下方爆炸,通过改变爆距和药量来研究试验模型在不同爆炸工况下的整体运动特性,并利用高速摄影仪观察模型的动态响应过程.试验研究发现:在梁模型一阶湿频率与气泡脉动频率相近的条件下,气泡脉动会激起结构明显的整体弯曲运动;当爆距与最大气泡半径之比为1～1.5时,梁结构会发生中垂破坏,形成一个或两个塑性绞;当爆距与最大气泡半径之比为2～4时,梁结构会发生鞭状运动响应;水下爆炸气泡对水面结构的整体毁伤作用大于初始冲击波。     

混凝土大坝在水下爆炸作用下的动力响应分析

为了研究混凝土大坝在水下爆炸冲击荷载作用下的应力分布和动力响应,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立大坝结构爆炸数值分析模型,包括炸药、水介质、空气介质、坝体混凝土、岩石五个部分。选取底宽60 m、高85 m的大坝作为研究对象,考虑爆炸荷载作用下混凝土大变形和高应变的影响,采用HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型模拟坝体混凝土的损伤破坏和塑性变形,研究了不考虑重力和考虑重力的两种模型条件下可能的破坏模式和破坏机理。数值模拟得到爆炸后大坝的应力分布,进而选取4个典型位置点研究其位移时程和压强时程。研究表明：爆炸初始产生的缺口是冲击波扩散的起点,冲击波会发生多次反射,爆炸初始时最大应力可超过50 MPa,之后在10～30 MPa之间震荡。各个典型位置均在第1次反射时达到最大峰值压力,可将第1个反射压力作为弧面板的爆炸冲击荷载;最大von Mises应力出现在爆源附近的缺口以及坝坡转角等易发生应力集中处;典型位置的位移与距离炸药位置呈负相关;重力产生的位移和压力对爆炸响应起抵抗作用,但最大von Mises应力无显著区别。     

港口水下爆炸荷载冲击特性研究

采用数值仿真方法研究港口水下爆炸荷载的冲击特性,并与经验公式及实验结果比较验证数值模拟方法的正确性;分析水下爆炸冲击波传播过程与气泡膨胀规律。研究表明,港口水下爆炸气泡膨胀荷载不可忽略,由比冲量知,大部分区域气泡膨胀荷载大于冲击波荷载;自由水面对冲击波荷载与气泡膨胀荷载均影响较大,越接近水面二者比冲量越小,气泡膨胀荷载衰减越快,在水面附近其冲量甚至会小于冲击波荷载。水底对气泡膨胀荷载影响不大,而对冲击波荷载影响较大。受水底反射波影响,冲击波作用时间缩短,导致比冲量迅速减小。水底有淤泥层时,冲击波在泥层与水体交界面反射不显著,水底反射冲击波主要来自泥层底部与岩石层分界面。     

近距离爆炸荷载作用下H型钢柱毁伤数值分析

鉴于现代武器弹药的高命中精度,H型钢柱作为多数钢结构厂房的重要承重构件,研究其在近距离爆炸荷载作用下的毁伤具有重要意义.根据相似法则,对某典型钢结构厂房H型钢柱作缩尺变换,利用LS-DYNA有限元软件,采用流固耦合方法,对不同比例距离下9组装药近距离爆炸冲击H型钢柱相似模型作数值模拟.通过对比H性钢柱遭受到爆炸荷载作用...     

水下接触爆炸下钢筋混凝土板毁伤模式探究

为了探究水下接触爆炸下钢筋混凝土板的毁伤破坏模式以及内部配筋的形变特性,利用AUTODYN软件建立了钢筋混凝土板水下接触爆炸全耦合精细模型,并通过水下接触爆炸现场试验,分析了水下接触爆炸荷载冲击下钢筋混凝土板的动态破坏全过程,探究了混凝土板内压力时程变化过程。结果表明：所建仿真耦合模型能够较好地描述水下接触爆炸下的爆炸冲击波传播以及钢筋混凝土板毁伤破坏过程;水下接触爆炸荷载作用下,钢筋混凝土板出现严重的冲切损伤,爆心区域板完全破碎、脱落,混凝土板整体变形较大,且内部配筋出现了较大的形变。     

水下爆炸对水下目标的毁伤评估研究

从传统冲击因子的不足出发,提出了改进型冲击因子的计算方法,利用某水下目标的抗水下爆炸试验数据,计算了不同工况下的冲击因子,结果表明该冲击因子能较好地反映目标的毁伤情况,利用估计的冲击因子临界值,计算得到了目标的损伤距离曲线。最后引入概率统计的分析方法,通过蒙特卡洛方法模拟得到了爆炸点在平面内变化时目标的毁伤概率。     

爆炸荷载作用下钢筋砼板结构的破坏特性

钢筋混凝土板结构是军事工程和核电工程中常用的构建物,但爆炸能够对其造成严重的破坏。首先分别建立方形混凝土板、钢筋、空气和TNT三维实体模型,采用Lagrange-euler耦合算法仿真计算近场爆炸作用下方形钢筋混凝土板的抗爆性能,并通过与实验结果的对比验证了耦合模型的可靠性。在此基础上,使用该仿真模型对接触爆炸作用下方形钢筋混凝土板的毁伤特性进行了研究。结果表明:接触爆炸作用下钢筋混凝土板的破坏区域主要集中在板中心处,迎爆面压碎成坑、板中心冲切成孔和下表面的震塌剥落是其主要破坏模式。     

爆炸荷载作用下钢筋砼板结构的破坏特性

钢筋混凝土板结构是军事工程和核电工程中常用的构建物,但爆炸能够对其造成严重的破坏。首先分别建立方形混凝土板、钢筋、空气和TNT三维实体模型,采用Lagrange-euler耦合算法仿真计算近场爆炸作用下方形钢筋混凝土板的抗爆性能,并通过与实验结果的对比验证了耦合模型的可靠性。在此基础上,使用该仿真模型对接触爆炸作用下方形钢筋混凝土板的毁伤特性进行了研究。结果表明:接触爆炸作用下钢筋混凝土板的破坏区域主要集中在板中心处,迎爆面压碎成坑、板中心冲切成孔和下表面的震塌剥落是其主要破坏模式。     

爆炸荷载作用下钢纤维混凝土构件试验研究

本文对钢纤维混凝土板的抗爆炸局部破坏作用进行了实验研究。由于纤维的加入,增加了结构的整体性,大大提高了结构的抗震塌破坏能力;对钢纤维钠筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的弯曲破坏进行了试验研究,纤维加入后,使结构在相同荷载作用下的振动财周期缩短（即刚度增加）,残余承载力明显提高。     

水下爆炸荷载作用下结构动力响应及损伤破坏

为了研究水下爆炸荷载作用下重力式沉箱码头的动力响应及其损伤评估,基于Coupled Lagrangian Eulerian算法,通过AUTODYN建立了一维自由场冲击波、气泡脉动数值模型,验证了数值计算的合理性;将突堤式沉箱码头数值计算结果与试验数据进行对比分析,验证了数值分析模型的可靠性;建立了典型重力式沉箱码头在爆炸荷载作用下的三维数值模型,并分析了不同炸药当量、混凝土强度、配筋率等条件下,重力式沉箱码头的动力响应及损伤破坏。结果表明：随着装药量的增大,峰值位移逐渐增大,且增大的幅度与速度有所提高;结构配筋率主要影响重力式沉箱码头的抗剪性能,在水下爆炸荷载作用下,提高结构配筋率、混凝土强度能够优化整体结构的抗爆性能。研究成果可以为我国重力式沉箱码头结构在水下爆炸荷载作用下抗爆设计及防护措施提供参考。     

重力坝水下接触爆炸的数值分析

采用显式程序AUTODYN中的Euler-Lagrange耦合算法模拟混凝土重力坝水下接触爆炸。研究在不同炸点的水下接触爆炸荷载作用下大坝的动力响应以及损伤裂纹分布特点。针对上述特点采用泡沫铝作为抗爆材料,研究了泡沫铝的抗爆效果。研究结果表明：采用泡沫铝作为大坝水下爆炸抗爆材料能大幅降低爆炸冲击波幅值,减小大坝的动力响应,同时能减小爆炸对坝体产生损伤及裂纹分布范围,具有良好的抗爆性能。     

准静态条件下爆炸作用对舰载机毁伤特性分析

利用ANSYS建立某型舰载机前机身模型,通过对导弹爆炸冲击作用的分析,并利用LS-DY-NA对舰载机前机身模型进行加载,得出爆炸作用对舰载机前机身的毁伤效果。仿真表明:在爆炸冲击波作用下,形变最大位置在驾驶员舱和机身连接处,压强最大位置在雷达罩侧面中心处。仿真结论有助于从结构和材料方面指导舰载机机身防护。     

准静态条件下爆炸作用对舰载机毁伤特性分析

利用ANSYS建立某型舰载机前机身模型,通过对导弹爆炸冲击作用的分析,并利用LS-DY-NA对舰载机前机身模型进行加载,得出爆炸作用对舰载机前机身的毁伤效果。仿真表明:在爆炸冲击波作用下,形变最大位置在驾驶员舱和机身连接处,压强最大位置在雷达罩侧面中心处。仿真结论有助于从结构和材料方面指导舰载机机身防护。