ALE方法模拟爆炸载荷作用下球壳反直观行为

本文利用任意拉格朗日与欧拉（ALE）方法,模拟了球壳在爆炸载荷作用下的动力反直观行为,得到了球壳中点位移时程曲线以及最终变形模式等动力响应。在研究中,考虑了材料的应变率效应,并对球壳的矢高和厚度对其反直观行为的影响进行了参数分析。结果表明,只有炸药距球壳距离在特定范围内,球壳才能发生反直观行为;当炸药当量一定时,球壳发生反直观行为的爆心距区域段随球壳矢高增加而减少,矢跨比大于一定值后,将不会发生反直观行为     

爆炸载荷作用下弹性结构动力可靠性研究

为了研究随机爆炸载荷对弹性结构安全性能的影响,基于有限体积法（FVM）发展了一种爆炸载荷作用下弹性结构动力可靠度的计算方法。基于FVM的控制方程推导出响应量对基本随机变量偏导的显式求解方程;将响应量在随机变量的均值点处进行泰勒展开,略去高阶项,并在展开式两端同时取均值和方差可求得响应量的均值和方差等数字特性;在此基础上利用一次二阶矩法求解结构的可靠性指标。为了证明该方法的可行性,考虑炸药的装药量、爆距及结构的屈服应力作为基本随机变量,计算了固支板在远场爆炸载荷作用下的可靠度,并分别与响应面法和蒙特卡洛法做了对比,结果表明该方法具有较高的效率和精度,能够为工程实践提供参考。     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。     

爆炸载荷作用下的岩石损伤断裂研究

岩石爆破机理是一个复杂的问题,目前理论研究还不是很成熟。根据以往经典固体力学方法解释岩石在爆炸载荷作用下的力学行为,是无法揭示岩石爆破破碎的全过程,也难以确定岩石内的损伤和破坏程度;采用细观力学方法可以深入了解岩石内部从损伤到破碎全过程。岩石爆破损伤断裂机理是由岩石爆破机理和岩石细观损伤力学理论组成的。本文在分析研究现有岩石爆破模型的基础上,指出了现有的岩石爆破损伤模型存在的不足及发展方向;并进行了水中爆炸实验,分析了激波对水泥试样的损伤特性。     

刚性背衬条件下覆盖层弹性对水下爆炸冲击波载荷的影响规律

先前的研究求解夹芯结构水下爆炸响应时,认为与水接触的板为刚性,其纵向的弹性很少考虑。基于波动理论建立了考虑冲击波、流固耦合和空化一维理论模型求解具有不同刚度和厚度的弹性覆盖层的响应。理论模型通过有限元结果得到验证。开展了包括破水波和重构波的传播以及重构波前辐射的压力波的空化的形成、扩展过程的研究。并利用理论模型预测覆盖层阻抗和厚度对湿表面压力峰值和传递的冲量的影响。     

刚性背衬条件下覆盖层弹性对水下爆炸冲击波载荷的影响规律

在先前的研究中求解夹芯结构水下爆炸响应时,认为与水接触的板为刚性,其纵向的弹性很少考虑。基于波动理论建立考虑冲击波、流固耦合和空化的一维理论模型求解具有不同刚度和厚度的弹性覆盖层的响应。理论模型的正确性通过有限元仿真结果得到验证。开展包括破水波和重构波的传播以及重构波前辐射的压力波的空化的形成、扩展过程的研究,并利用理论模型预测覆盖层阻抗和厚度对湿表面压力峰值和传递冲量的影响。     

水下爆炸载荷作用下加筋圆柱壳的响应分析

运用MSC．DYTRAN软件，首先比较了网格划分密度的改变，耦合法的选取及边界条件对计算的影响。并在合理的网格划分和耦合方法选用的基础上，设置符合实际的边界条件，在壳体的迎爆面，侧爆面和背爆面各选取一个点，在分析光壳的响应的基础上，详细计算了加筋圆柱壳对水下爆炸冲击波的响应。比较分析了不同的尺寸参数对结构抗爆性能的影响，并做了综合讨论，计算中考虑了材料的应变率强化效应。在此基础上验证了增加壳体厚度，减小加筋间距和增加加筋高度等有利于提高加筋圆柱壳抗爆性能的方法，同时得到了一个适合本例计算的较优化模型。     

集中载荷作用下饱和多孔Timoshenko简支梁的动力响应

基于饱和多孔弹性Timoshenko梁的动力数学模型,研究了梁中点承受突加载荷作用两端可渗透饱和多孔弹性Timoshenko简支梁的动力响应,得到了问题的解析解,给出了梁中点无量纲挠度、固相骨架弯矩和孔隙流体压力等效力偶等随无量纲时间的响应。考察了剪切和横截面转动惯性效应等对动力响应的影响,比较了饱和多孔Timoshenko、Shear、Rayleigh和Euler-Bernoulli梁的动力响应,结果表明：剪切效应使饱和多孔Timoshenko梁动力响应的幅值和周期增大,而横截面转动惯性仅增加梁动力响应的周期;固相骨架与孔隙流体的相互作用具有粘性效应,随着相互作用系数的增加,饱和多孔梁挠度和弯矩幅值减小,流体压力等效力偶幅值增大,且振幅衰减加快。同时,随着长细比的增加,饱和多孔Timoshenko梁的挠度幅值和周期逐渐减小,并最终趋于饱和多孔Euler-Bernoulli梁的挠度幅值和周期。     

多孔材料在三向载荷作用下的力学模型

为更全面掌握三维网状多孔材料在工程应用中的安全承载问题,分析了各向同性的该类材料在三向载荷(多向载荷)作用下的力学性能.在其结构简化的基础上,提出了该类材料在三向载荷作用下相应的承载力学模型,其中三向载荷中的任何一个载荷都可以任意为拉伸和压缩.运用这一模型,可以判断当该类材料在承受上述载荷条件时是否会发生破坏,其用来判断的材料固有指标即是多孔体的孔率,该指标是多孔材料最基本的参量.     

爆炸载荷作用下临界震塌爆距公式研究

坑道震塌破坏机制复杂,是工程中亟待解决的难题之一。为了得到便于工程应用的临界震塌爆距计算公式以及影响临界震塌爆距的主要因素,在常用经验公式的基础上,通过拟合爆距与洞跨比影响系数,将经验公式显化,推导的修正公式不需要反复迭代试算,使用方便。利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对坑道正上方装药爆炸进行数值模拟,得出临界震塌爆距,其结果与修正公式相比较,表明修正公式与模拟结果吻合较好,可用于临界震塌爆距的计算。数值模拟临界震塌爆距随洞室跨度的变化,结果表明:洞室跨度越大,临界震塌爆距越大,且趋于某一极限值;洞室跨度小于15 m时临界震塌爆距随洞跨的增大增幅较快。     

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。     

石灰岩在爆炸载荷作用下的破坏机理试验研究

为了探讨岩石在爆炸载荷下的力学特性和破坏机理,采用耦合填塞装药、耦合无填塞装药和不耦合填塞结构模拟了爆炸应力波和爆生气体的不同加载强度,在石灰岩中进行模拟爆破试验,对爆炸应变波及其参数、以及爆破后岩石内部的声波速度进行了测试.基于模拟爆破试验结果,对石灰岩的力学特性和爆破损伤程度进行了分析,得到了岩石在不同爆破条件下的爆破损伤和破坏规律.     

基于双渐进方法的水下爆炸气泡载荷作用下舰船的动态响应分析

通过建立一套有限元方法与双渐进方法（DAA）相结合的计算程序,研究了水下爆炸气泡作用下舰船模型的动态响应。阐述了水下爆炸气泡与水面舰船结构之间的流固耦合理论分析。分别建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和一个水面舰船船体模型。研究了气泡作用下船模的总体响应和局部响应。得到了不同位置的加速度,速度和位移时程曲线。详细讨论了水下爆炸气泡作用下船模总体响应和局部响应的特征与机理。     

水下爆炸冲击波作用下舰船总纵强度工程预报方法

水中兵器战斗部在水面舰船和潜艇附近爆炸对船体的总纵强度毁伤是目前国际上研究的前沿和热点。基于Taylor平板理论,计及自由液面截断效应,对船底表面处的耦合压力进行修正,推导并建立船体梁爆炸冲击弯矩的理论与计算方法,提出一套用于水下爆炸作用下船体梁总纵强度估算方法。通过实验数据验证理论方法的正确性。结合理论方法开发相应的总纵强度预报软件,为舰船在冲击波载荷作用下的总纵强度工程化预报提供参考。     

多轴载荷下缺口件的疲劳寿命估算方法

提出了一种多轴载荷下缺口件的疲劳寿命估算方法。该方法基于临界平面理论,计算出缺口件各部位的多轴疲劳损伤参数,以损伤参数最大的部位为缺口件的多轴疲劳危险点。根据临界距离思想,提出了热点法和线法的临界距离的计算方法,采用热点法和线法考虑缺口件疲劳危险点附近损伤梯度的影响,以临界距离修正的损伤参数计算多轴载荷下缺口件的疲劳寿命。采用SAE1045钢缺口件的多轴疲劳试验对该文提出的寿命估算方法进行评估和验证,结果表明：该文所建立的寿命预测方法具有较好的预测能力,预测结果大部分分布在试验结果的3倍分散带之内。     

拉弯联合载荷下弹塑性J积分估算方法研究

基于计算J积分的等效原场应力方法,利用等效原场应力σeff只有外加载荷意义而不再具有拉伸或者弯曲等载荷类型方面的属性,提出了利用现有含裂纹结构的纯拉伸以及纯弯曲J积分全塑性解直接计算拉弯联合载荷下的J积分简化估算方法。该方法可以直接利用已经存在的J积分纯拉伸和纯弯曲全塑性解来计算拉弯联合载荷下的J积分,简化了拉弯联合载荷下J积分全塑性解的计算;并且可以应用于任意应力-应变材料,包括Ramborg-Osgood关系的材料和任意单调加载非R-O关系材料。计算过程简便。并通过与有限元计算结果对比对之进行验证,说明其工程实用性,为对含裂纹结构进行弹塑性断裂评定奠定基础。     

水下爆炸载荷作用下加肋圆柱壳应变响应研究

采用加肋圆柱壳结构模型模拟潜艇结构,对其在水下爆炸冲击载荷作用下的响应过程进行试验研究。结果表明:采用应变测量的方法对结构进行模态分析是可行的;受附连水质量的影响,加肋圆柱壳结构的低阶湿模态频率较干模态频率显著下降;在爆炸载荷作用下,距离爆炸点越近结构承受的冲击作用越严重,越容易产生塑性破坏;应变的最大响应是冲击波载荷和一次脉动压力载荷共同作用的结果,第二次脉动压力对结构的动态应变响应贡献不明显。     

水下爆炸载荷作用下加筋板变形及开裂试验研究

为了解加筋板结构在水下爆炸载荷作用下的变形模式,以及为数值仿真计算提供材料的开裂判据,通过试验研究,给出了加筋板的两种不同塑性变形模式.通过测量试验后加筋板裂纹的减薄率,利用体积等效原理确定了Q235钢在加筋板边界拉伸撕裂破坏模式中的开裂极限应变值,为结构在爆炸冲击作用下破损的数值仿真奠定了基础.     

爆炸载荷作用下输灰管力学效应与灰垢清除

在弹塑性力学和爆炸力学的基础上，对爆炸载荷作用下输灰管的力学效应进行了理论分析，探讨了灰垢的破坏机理，为进一步研究输灰管爆破除垢提供了一定的理论依据。