爆破振动作用下高层建筑振速变化规律研究

多层介质由压实层、碎石层和混凝土层组成。用量纲分析法导出多层介质中爆破混凝土层破坏效应的函数表达式。通过模拟实验,获得了药包不同药量、不同埋深条件下多层介质破坏效应的试验数据,并通过回归分析,拟合出漏斗的可见深度、实际半径与装药量关系的经验表达式。试验中利用高速录像研究了介质表层鼓包运动的规律。试验结果表明,混凝土层和碎石层在鼓包运动的中期对爆炸破坏效应有较明显的影响。     

多层介质中爆炸破坏效应的实验研究

多层介质由压实层、碎石层和混凝土层组成。用量纲分析法导出多层介质中爆破混凝土层破坏效应的函数表达式。通过模拟实验,获得了药包不同药量、不同埋深条件下多层介质破坏效应的试验数据,并通过回归分析,拟合出漏斗的可见深度、实际半径与装药量关系的经验表达式。试验中利用高速录像研究了介质表层鼓包运动的规律。试验结果表明,混凝土层和碎石层在鼓包运动的中期对爆炸破坏效应有较明显的影响。     

外接触爆炸荷载作用下大口径钢管变形与破坏效应的数值模拟

摘 要：基于动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian耦合方法,对大口径钢管在凝聚态炸药外接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行数值模拟,描述了管道的变形情况、破坏过程以及管道内部应力的发展过程,分析了炸药质量、管道壁厚等因素对钢管破坏效应的影响。并在相同的条件下进行了实验研究,计算结果与实验数据具有较好的一致性。研究表明,小质量炸药爆炸后在装药与钢管接触处产生凹坑、鼓包及层裂等破坏效应;而较大质量炸药爆炸后在其爆破部位发生剪切破坏产生类似弹丸的破片,破片具有较大的动能,能够击穿另一侧管壁。研究结果可应用于管道结构在接触爆炸作用下的毁伤或防护方面的预测,从而为管道的安全防护设计提供理论依据。     

爆炸载荷作用下多层介质破坏的影响因素

针对现代战场上对多层介质破坏难的问题,提出多层介质结构模型来研究多层介质的破坏机理。通过理论分析、数值模拟及试验方法研究了介质性质、起爆方式、炸深对多层介质破坏的影响。结果表明:介质波阻抗越接近,能量传递利用率越高;下端起爆方式更有利于多层介质破坏作用;多层介质存在一个最佳炸深。研究结果对提高多层介质目标破坏作用有一定指导意义。     

爆炸载荷作用下多层介质破坏的影响因素

针对现代战场上对多层介质破坏难的问题,提出多层介质结构模型来研究多层介质的破坏机理。通过理论分析、数值模拟及试验方法研究了介质性质、起爆方式、炸深对多层介质破坏的影响。结果表明:介质波阻抗越接近,能量传递利用率越高;下端起爆方式更有利于多层介质破坏作用;多层介质存在一个最佳炸深。研究结果对提高多层介质目标破坏作用有一定指导意义。     

冲击波叠加效应对组合式多爆炸成型弹丸成形的影响研究

为探明组合式多爆炸成形弹丸（MEFP）弹丸的成形机理、研究形成良好弹丸的关键因素,运用LS-DYNA显式动力学软件对同时起爆和时差起爆条件下组合式MEFP成形过程进行了数值模拟计算,并对多个子装药爆轰场冲击波叠加效应进行了理论分析。研究表明：导致中心弹丸易于断裂、速度较快,周边弹丸形状不对称的主要原因是侧壁和罩顶反射冲击波的叠加作用;选用低密度吸能效果较好的填充介质可以减小反射波的强度从而减弱其叠加效应;当起爆时差超过5µs,中心子装药的药型罩会出现过度压垮的现象,不利于弹丸的成形。研究成果为战斗部填充介质的选取、合理装药间距的确定、多点起爆器材精度的确定等关键技术提供了理论依据     

基于弹丸爆炸毁伤效应的复合材料与结构研究进展

军用地面装备的方舱化已成为当代不可逆转的发展趋势,但由于结构特点的限制,军用方舱的防护能力较弱。为了提高方舱在现代战争中的生存能力,基于弹丸爆炸毁伤效应的复合材料与结构的研究受到世界各军事强国的高度重视,得到了全面发展。弹丸爆炸的毁伤效应主要包括高速破片的侵彻效应与冲击波的破坏效应,文章回顾了军用方舱的发展历程,从防破片侵彻、防冲击波破坏以及防复合破坏效应等方面详细综述了复合材料与结构的研究进展和应用现状。     

近距爆炸作用下叠层复合夹芯板局部层裂破坏的理论研究

运用一维波动理论研究复合夹芯板中波的传播与局部层裂破坏,考虑应力波在夹芯板各层之间的反射和透射,得到了各层介质中压力时程的理论计算公式,建立了一维平面波荷载在夹芯板中传播的理论计算方法。基于动量定律和第一强度理论,得到了夹芯板运动与破坏特征的理论计算公式。理论计算结果与试验结果的比较分析证明了理论计算方法的正确性。夹芯板对爆炸荷载防护特性的分析表明,虽然第一层钢板和夹芯层可以显著降低爆炸冲击波的峰值,但第二层钢板才是抵御爆炸冲击波的主要部位,而复合夹芯层的剥落破坏也需重点关注。     

外接触爆炸作用下大口径金属管道破坏效应实验研究

通过实验主要研究了炸药与大口径油气管道外接触爆炸的破坏效应。实验中用TNT对外径1016mm的X70钢管道进行实验,得出大药量与小药量的破坏效应完全不同。小药量与管道的外接触爆炸所产生的破坏效应与炸药与平面钢板的接触爆炸相类似,在装药与钢管接触处产生震落、凹坑或穿孔现象。较大量的TNT与管道的外接触爆炸,在其爆破部位将产生类似弹丸的飞片,飞片具有很大的动能,能够击穿另一侧管壁。     

碳纤维布加固砌体填充墙抗近距离小当量炸药爆炸实验研究

该文实验研究了无加固、单层碳纤维布加固和多层碳纤维布加固的单向砌体填充墙在近距离小当量炸药爆炸作用下的破坏形式和失效机理。研究表明,近距离小当量炸药爆炸条件下,墙体通常受到局部破坏和整体破坏作用。采用墙体背部粘贴锚固纤维布的加固措施,可以有效减小炸药爆炸对墙体的局部破坏和整体破坏作用。为了使墙体能够抵抗近距离小当量炸药的爆炸,在爆炸近区和爆炸远区需要根据墙体结构形式和纤维布的具体形式分别选用合适的纤维布铺层方式和层数。     

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。     

三峡三期RCC围堰拆除深水爆破药量计算研究

三峡三期RCC围堰的爆破区位于水下30余米处,爆破条件与陆上混凝土爆破有着本质的区别,不能盲目套用陆上混凝土爆破的常规设计参数,需要对水下固体介质爆破设计参数进行合理确定。本文分析了炸药在半无限固体介质中爆破破坏物理过程,比较了水下和陆上固体介质工程爆破的主要差异,分析了水体对爆破效果的影响,探讨了水下爆破装药量的计算方法,得出三峡三期RCC围堰预埋药室的水下爆破设计装药量应是陆地爆破的2.33⁴.08倍,该结果与试验结论一致。     

三峡三期RCC围堰拆除深水爆破药量计算研究

三峡三期RCC围堰的爆破区位于水下30余米处,爆破条件与陆上混凝土爆破有着本质的区别,不能盲目套用陆上混凝土爆破的常规设计参数,需要对水下固体介质爆破设计参数进行合理确定。本文分析了炸药在半无限固体介质中爆破破坏物理过程,比较了水下和陆上固体介质工程爆破的主要差异,分析了水体对爆破效果的影响,探讨了水下爆破装药量的计算方法,得出三峡三期RCC围堰预埋药室的水下爆破设计装药量应是陆地爆破的2.33~4.08倍,该结果与试验结论一致。     

循环爆破作用下岩体的不同步累积损伤测试方法

为了提高循环爆破载荷作用下岩体累积损伤测试方法的精确度、预测结果的可信值以及控制标准的规范化,提出不同步累积损伤测试方法。采用理论分析与现场实践相结合的方法,基于5次循环爆破载荷作用下不同测孔深度处声波速度的变化规律,依据损伤度与声波速度的关系式,对比分析2种测试方法的累积损伤效应。研究结果表明:循环爆破载荷仅对测孔孔口至1.6 m处岩体区域产生损伤效应,并且垂直于掌子面的剖面区域所受的累积损伤最为严重;不同步测试方法所得的岩体累积损伤效应更加明显,且累积损伤-爆破次数关系曲线更加光滑,由此证明,不同步累积损伤测试方法能够提高测试精度,增加拟合曲线的可信程度,不仅为支护厚度提供依据,而且为支护方向提供参考。     

基于爆破振动的岩质边坡损伤神经网络预测

岩石高边坡的爆破开挖会对保留岩体造成损伤,岩体损伤过大可能导致边坡失稳,需严格控制并准确确定开挖损伤深度,因此,提出一种快速精确的损伤深度预测方法。以白鹤滩水电站左岸834.0~770.0 m高程坝肩槽边坡爆破开挖为背景,利用六个开挖梯段的多高程、多爆心距爆破振动监测及损伤深度声波检测的数据,建立基于振动峰值的爆破损伤深度BP神经网络预测模型,对高边坡爆破损伤深度进行实时预测。该方法利用不同部位及不同爆心处的质点峰值振动峰值作为主回归变量,同时还考虑最大单响药量和岩体强度的影响。结果表明,当开挖区域坡体岩性相似且无长大软弱结构面发育时,运用神经网络模型及多高程实测爆破振动预测本梯段爆破损伤深度的方法简便可行,预测精度可满足实际工程需求。作为传统爆破损伤声波检测的补充,可大大减轻现场声波测试工作量。     

基于爆破振动的岩质边坡损伤神经网络预测

岩石高边坡的爆破开挖会对保留岩体造成损伤,岩体损伤过大可能导致边坡失稳,需严格控制并准确确定开挖损伤深度,因此,提出一种快速精确的损伤深度预测方法。以白鹤滩水电站左岸834.0⁷70.0 m高程坝肩槽边坡爆破开挖为背景,利用六个开挖梯段的多高程、多爆心距爆破振动监测及损伤深度声波检测的数据,建立基于振动峰值的爆破损伤深度BP神经网络预测模型,对高边坡爆破损伤深度进行实时预测。该方法利用不同部位及不同爆心处的质点峰值振动峰值作为主回归变量,同时还考虑最大单响药量和岩体强度的影响。结果表明,当开挖区域坡体岩性相似且无长大软弱结构面发育时,运用神经网络模型及多高程实测爆破振动预测本梯段爆破损伤深度的方法简便可行,预测精度可满足实际工程需求。作为传统爆破损伤声波检测的补充,可大大减轻现场声波测试工作量。     

地下厂房吊车梁岩台爆破开挖试验研究

为了在复杂地质条件下爆破开挖吊车梁岩台 ,进行了垂直孔或水平孔光爆以及垂直孔预裂等开挖方案试验。通过不同开挖方案爆破效果的分析和比较 ,确定了能使岩台成型良好的开挖方式和爆破顺序。爆破后利用声波法测定了围岩破坏深度。检测结果表明 ,围岩破坏深度较浅 ,所确定的开挖方式和爆破顺序能够保证吊车梁施工与运行期的安全。     

不同药型罩聚能装药水中接触爆炸毁伤效应

运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了圆锥罩、球缺罩及其组合形式的3种药型罩聚能装药水中接触爆炸单层靶板及带含水夹层靶板的数值模型,并对比分析了3种药型罩水中接触爆炸对目标的毁伤效应。结果表明,组合药型罩聚能装药对目标的毁伤效应相对于单一药型罩显著增强,有利于破坏带含水夹层的目标。     

基于反应谱分析的建(构)筑物爆破振动响应安全评估方法研究

利用大量爆破振动实际监测数据,对爆破振动速度反应谱谱面积SR与爆破地震波信号各特征量进行了关联分析,研究了SR对建筑结构振动损伤的影响和关联。研究发现SR值能较全面地反映爆破振动的综合作用效果,以及结构动力特性对结构振动破坏的影响。根据研究结果,提出了用SR作为爆破振动安全评估特征值的爆破地震效应评估新方法。132组爆破振动数据的计算与分析表明,SR>5.5时爆破地震波将对一般民房结构产生破坏的概率显著增加,可将[SR2]≤5.5作为二类建(构)筑物爆破振动破坏安全判据标准的补充。在此研究的基础上,通过引入建(构)筑物爆破振动反应谱安全系数Prs的概念,初步建立了以SR为特征值,考虑爆破振动综合作用效应和结构振动特性的爆破振动安全统一判据。     

单个装药混凝土爆破毁伤效果敏感性分析

探究装药类型、壳体厚度、装药量和起爆深度等4个主要因素对混凝土爆破毁伤效果的贡献大小,以此确定较敏感或最敏感因素,提高混凝士中爆破毁伤效果。以单个装药在混凝土中爆破为背景,在正交试验优化组合基础上借助AUTODYN数值模拟软件对爆破毁伤效果的影响因素进行了敏感性分析。研究结果表明。不同影响因素对爆破毁伤效果的敏感性具有较大的差异,4个因素对爆坑体积的敏感性作用从大到小依次为:起爆深度、装药量、装药类型、壳体厚度。最后,利用量纲分析法建立了多因素作用下爆坑体积的数学理论模型,说明由正交试验方法得出的敏感性结果较为合理。