近场空爆载荷作用下船体板变形估算方法

鉴于目前我国舰船空中爆炸结构响应试验数据的匮乏以及对复杂结构采用理论求得解析解的困难,对船体板结构在空中近场爆炸载荷作用下的破坏估算方法进行研究.根据爆轰波理论及气体膨胀理论计算出空中近场爆炸载荷的形式及其正压作用时间,应用应力波及塑性动力学理论推导船体板结构的变形,得到不同空爆工况下船体板的破口大小及挠度.通过算例进行验证,计算结果与经验值良好吻合.所推导的估算方法应用于舰船结构在空中近场爆炸冲击波作用下产生的毁伤能够满足工程计算精度要求,可作为舰船防护结构的设计依据.     

多层板壳结构在水下接触爆炸载荷作用下的试验研究

对多层板壳结构在3种不同装药量进行了水下接触爆炸试验,对试验模型所产生的结构变形、破口尺寸、破口形状及试验模型典型部位的动态响应情况进行了观测与分析.验证了试验之前的理论分析和数值仿真的正确性和合理性,即在不同装药量下分别破坏1层、2层及3层靶板.同时探讨了有无水下防御结构的利弊及防护效果,这对于舰船舷侧防护结构在水下接触爆炸载倚作用下的防护机理研究具有参考意义.     

舰船防护结构穿甲后爆炸的数值仿真分析

为了研究冲击爆炸作用下舰船防护结构的破坏情况,将该结构简化为多层板架结构,借助于有限元程序LS-DYNA中的ALE算法,同时考虑穿甲和爆炸的作用,对其在穿甲后爆炸荷载作用下的非线性动态响应过程进行仿真分析,描述了钢板的破口形状、破口半径及板上单元等效应力随时间变化的情况,并与舷外接触爆炸对结构的破坏情况进行比较.结果表明穿甲后爆炸能对舰体内部造成破坏,因此它是一种比较理想的反舰攻击方式.     

基于ABAQUS软件的舰船水下爆炸研究

通过数值手段研究水下爆炸气泡脉动载荷作用下的舰船船体总强度.文中应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受水下爆炸气泡脉动载荷作用的总体响应;通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、给定深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线;并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计入波浪载荷的影响,对相关理论研究和工程计算有一定参考价值.     

近距非接触空爆载荷作用下固支方板破口计算

为研究战斗部近炸下舰船结构的破口现象,结合模型试验,对固支大尺寸方板在近距空爆载荷下的变形及破裂情况进行了分析.基于刚塑性假设和能量密度准则提出了确定结构初始破孔大小的计算方法,利用能量守恒原理,建立了固支大尺寸方板在近距非接触空爆载荷下最终破口大小的理论计算模型,并对试验工况进行了计算.结果表明,理论计算得到的最终破口以及初始破孔大小均与试验结果吻合较好.工程上,可利用所建立的计算模型对舰船结构在近距非接触空爆载荷作用下的破口大小进行估算.     

水下爆炸气泡与波浪载荷联合作用下的船体响应

应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受爆炸载荷作用的整个过程,包括冲击波载荷作用和气泡脉动引起的脉动载荷作用.通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、不同深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线,并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计人波浪载荷的影响,该结果对相关理论研究和工程计算具有一定参考价值.     

大型水面舰艇防雷舱结构防护机理数值仿真

为研究大型水面舰艇防雷舱结构的防护机理,运用MSC.Dytran,建立多材料和多耦合面的流固耦合模型,模拟了典型防雷舱结构在水下接触爆炸作用下的变形与破坏,并与试验结果进行对比,验证该方法的正确性.在综合分析防雷舱结构破坏的基本过程、外板对冲击波的响应、第1层空舱和液舱防护机理的基础上,分析了水下接触爆炸时冲击波荷载和气泡膨胀荷载分别对防雷舱结构的作用机理,研究了防雷舱结构对水下接触爆炸的防护机理.结果表明:外板是防护冲击波的主要载体,高速度破片的防护主要依赖防护液舱,而气泡膨胀荷载的防护则需要第1层空舱的舱壁结构整体承担.     

水下爆炸载荷下舰船舷侧防护结构可靠性分析

为研究舰船结构在遭受导弹等武器攻击下的抗爆能力,取导弹战斗部装药密度、舷侧防护结构材料的弹性模量、切线模量和极限强度作为随机变量;采用对较小数量的样本进行拟合的方法,用随机数生成程序得到50组随机变量的初始值,利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序进行仿真计算,得到水下接触爆炸载荷作用下舷侧防护结构各层板的最大等效应力值;验证各层板最大应力值是否服从正态分布,采用W检验得到了各层板应力分布函数,考虑战斗部爆炸点与舷侧防护结构板架加强筋的相对位置关系,采用强度极限准则,利用蒙特卡罗方法模拟得到其破坏概率.该方法所用样本数量少,充分利用了样本信息,效率较高,具有一定实际应用意义.     

板壳结构接触爆炸数值仿真分析

接触爆炸载荷作用下板壳结构的变形和破损是非常复杂的非线性动态响应过程,现有的各种理论和实验研究方法都有各自不同的应用范围与条件.借助于有限元程序LS-DYNA中的ALE算法,对空气中单层钢板在凝聚态炸药接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行了数值仿真,描述了2种物质的流动以及钢板的破口形状、尺寸和塑性区域随时间增加的变化情况,定量给出了钢板的最大破口半径与炸药装药量之间的关系式.仿真分析表明ALE算法适用于解决接触爆炸过程中的流一固耦合问题,模拟和预测材料在爆轰波冲击下的非线性动态响应.     

反舰导弹攻击舰船舷侧防护结构过程数值仿真

半穿甲内爆式反舰导弹战斗部对舰船的攻击过程中使用了穿甲效应、爆炸破片效应和爆炸冲击波效应.在研究舰船结构在这种战斗部攻击下的响应和破损时应考虑此3种效应的耦合作用,而目前在这方面只有单独考虑某一效应的研究.该文将一种基于FCT算法的高精度爆炸流体动力学程序与LS DYNA动力学有限元软件相连接,同时考虑了穿甲、爆炸破片和爆炸冲击波的耦合作用,对半穿甲内爆式反舰导弹攻击下舰船舷侧防护结构的响应与破损全过程进行了数值模拟仿真.结果表明该数值仿真方法行之有效.     

Numerical simulation of non-contact explosion by door breaching explosive

Aiming at the estimation of personal injury attached by counter-terrorist door breaching explosive blast wave,according to the actual scene,four typical application space models of counter-terrorist door breaching explosives are established,and numerical simulation of air-blast wave propagation by non-contact explosion counter-terrorist door breaching explosive are achieved. The research results show that the overpressure behind the target door is attenuated deeply through the burglary resistant safety door,and the propagation of blast wave and the damage effect under different space conditions are obviously different.     

Rock-breaking mechanism and experimental analysis of confined blasting of borehole surrounding rock

The rock-breaking mechanism and effect of confined blasting were analysed by blasting and impact dynamic mechanics, fluid dynamic mechanics, fracture mechanics as well as blasting experiment. The results showed that the fracturing of surrounding rock in confined blasting condition is the result of coaction of rock pre-cracking by shock wave and stress wave and the continuing expanding crackenhancement of confined medium, and the model of crack development of borehole surrounding rock in confined blasting condition was established. This study acquired the damage range of surrounding rock under the action of shock wave and stress wave, as well as the crack development characteristics of surrounding rock after the wedge-in confined medium into the crack space. Deep-hole confined blasting experiment on large rock showed that the high-efficient utilisation of in-hole explosive was achieved and the safety of rock blasting operation was ensured. Safe static rock-breaking under the action of high-efficient explosive blasting was achieved as well as the unification of super dynamic load of explosive blasting and static rock-breaking of water medium.     

Numerical Simulation of the Protective Effect of Complex Boundaries Toward Shock Waves in a 3D Explosive Field

A numerical method is presented that simulates 3D explosive field problems.A code MMIC3D using this method can be used to simulate the propagation and reflected effects of all kinds of rigid boundaries to shock waves produced by an explosive source.These numerical results indicate that the code MMIC3Dhas the ability in computing cases such as 3D shock waves produced by air explosion,vortex region of the shock wave,the Mach wave,and ceflected waves behind rigid boundaties.     

新型钝感炸药组分配比对安全性影响的研究

新概念反应装甲的出现对传爆系统所用炸药提出了新的使用要求,即同时满足高威力、高安全性.充分考虑了钝感机理、粘结机理和组分配比对安全性的影响特性,研制了一种以PETN为主体,蜡、石墨、聚异丁烯为钝感剂与粘结剂的新型钝感炸药,进行了冲击波感度、机械感度以及火烤特性试验.试验结果表明:该新型钝感炸药具有理想能量和感度性能满足技术要求,为解决安全传爆技术奠定了基础.     

爆炸冲击波作用下冰盖结构的动力响应分析

针对冰凌灾害防治中的冰盖结构问题,考虑水下爆破冲击波作用,利用冰体材料抗拉性能差、易折裂的特点,提出了冰盖结构产生动弯曲变形折裂破冰的新思路.采用水下爆破作用下的动力特征研究,建立冰盖板结构动力分析模型,开展了冰盖板结构的动力响应分析.在工程实践中,开展了爆破防凌减灾的试验研究,为进一步的理论研究提供了可靠的数据资料.     

基于超声波的钢板防腐层剥离检测方法

针对管道防腐层破损和剥离的检测问题,从钢板防腐层模型出发,提出了一种基于超声波的钢板防腐层剥离检测算法.该算法利用兰姆波在单层介质和双层介质中的传播特性,得出了不同传播介质与超声波传播速度变化的关系.在有限元仿真软件ANSYS环境下构建了裸钢板模型及外壁涂有防腐层的钢板模型,分别在这两种模型下进行受力振动产生超声波,并对超声波的传播速度进行对比分析.通过仿真计算得出,超声波在有防腐层钢板中比在裸钢板中的传播速度慢,根据仿真模型搭建实验平台,验证了仿真结果的正确性,从而可进行基于超声波的钢板防腐层剥离检测.     

钢管混凝土柱对爆炸冲击波影响的数值模拟研究

通过LS-DYNA软件对两种截面的钢管混凝土柱在爆炸荷载下爆炸冲击波的传播过程进行了三维数值模拟。混凝土采用HJC模型,钢管采用了考虑应变率的随动硬化塑形模型,炸药采用TNT炸药,使用LS-DYNA程序中的高能炸药爆轰产物压力-体积关系的JWL状态方程分析了爆炸冲击波的传播过程,得到了在不同比例距离下爆炸冲击波在通过两种截面柱子时超压峰值的衰减及增大规律。     

Investigation on the threshold control of safety blasting vibration velocity for the extraction of complicated orebody under railway

The threshold control of safety blasting vibration velocity is a significant process for the underground mining of complicated ore deposit under construction, road, and water. According to the equivalent principle of displacement and velocity of mass point, differential evolution is put forward based on 3DEC dynamic analysis, making the calculation more efficient and accurate. The 3DEC model of the complicated orebody under railway is established according to the topographic maps and geological data of the eastern Pyrite Mine. The stimulus-response distribution of internal stress and displacement fields are demonstrated by analyzing the on-site monitoring vibration displacement and velocity data of the mass point. The reliability of parameter selection, such as blasting simulation waveforms, rock damping, is identified. The safety vibration velocity of railway is set to 4.5 cm/s in line with the requirement of safety blasting rules. Thus, the maximum amount of single-stage explosive in this region is 44.978 kg. The simulation result is in good agreement with the on-site monitoring datum. No displacement and settlement of the 701 railway special line was achieved by choosing the critical amount of the singlestage explosive.     

Numerical simulation of the parabolic shell surface under blast wave loading

Deformation of parabolic shell surface under explosion shock waves is a complex dynamic problem. Because of reflection and interference of blast wave, it’s hard to analytically delineate the dynamic responds of radar parabolic shell surface on blast wave. To gain the characteristics of thin shell deformation under impulsive loading of blast wave, numerical simulation methods for blast load on the shell structure was studied and analyzed. Euler-Lagrange numerical simulation was implemented by AUTODYN code to simulate the problem. Through analysis on deflection feature of radial position under different explosive mass and detonation height, an equation was founded by fitting the deflection results from numerical simulation results of shockwave loading. Experiments were arranged to confirm the validity of the formula. The results gained by simulation are consistent with experiments, and the formula can be used to delineate the deflection of aluminum alloy parabolic shell under blast loading.     

模拟爆炸地震波及其对框架结构的影响

基于能够描述爆炸地震波的非平稳随机过程模型进行爆炸地震波的模拟研究,给出能够考虑装药量和爆心距影响的单点爆炸地震波实用模拟方法。以15层框架结构为例,运用有限元分析软件建立空间板梁结构的有限元模型,计算结构的固有频率和固有振型,分析高层框架结构在模拟爆炸地震波作用下的动力响应。根据结构动力响应结果,判断结构的薄弱层,为工程抗震设计提供参考依据。