刚性地面对爆炸冲击波传播规律的影响

为研究刚性地面对爆炸冲击波传播特性的影响,采用ANSYS/LS-DYNA对TNT炸药在刚性地面工况下起爆后的整个过程进行了数值分析,得到了刚性地面工况下爆炸冲击波的传播规律以及特征参数,并将其与自由空气工况下爆炸冲击波的传播规律以及特征参数进行了对比分析。建立了TNT炸药在刚性地面工况下起爆后,比例距离在0.5 m/kg^(1/3)≤Z≤3 m/kg(1/3)≤Z≤3 m/kg^(1/3)之间时的冲击波超压峰值简便计算公式,分析了起爆高度对刚性地面附近冲击波的影响规律,并得到了刚性地面反射增强效应作用范围的判别公式。数值分析所得结果可为结构或构件在刚性地面上发生爆炸时荷载的初步确定提供一定的参考。     

室内燃气爆炸冲击波的特性及传播规律

利用显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,基于流固耦合方法分析可燃气体在室内爆炸冲击波的特性及对结构的作用。利用ANSYS建立有限元建模,燃气混合气体及空气采用欧拉网格,采用多物质ALE算法。分析可燃气体与空气的体积比、体积及爆炸泄压部位等改变时对爆炸冲击波的影响,选取9种工况进行数值分析。分析结果表明:当可燃气体与空气的体积比为9.5%时,产生爆炸冲击波压力最大。利用流固耦合的方法能很好地模拟爆炸冲击波的传播规律及对结构作用的过程。燃气在封闭空间里爆炸时,合理设置泄压口,能一定程度地减小爆炸冲击波对结构的破坏作用。     

挡墙对爆炸冲击波传播影响的数值模拟

基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法,采用有限元软件AutoDyn,对TNT 炸药地面起爆后,爆炸冲击波遇到挡墙时的传播规律进行了三维数值模拟。分析了炸药在自由空气中,刚性地面上,沙土地面上起爆情况下,对不同方向超压分布的影响,研究了当冲击波遇到挡墙时其迎爆面的超压和比冲量分布及冲击波绕射之后挡墙后方的超压和比冲量分布规律。分析结果表明:炸药起爆环境对冲击波超压有明显的影响,其影响程度随方向而定。爆炸冲击波遇到混凝土挡墙后将产生约2 倍于入射压力的反射超压;在比距离较小时,挡墙迎爆面的最大压力和比冲量均出现在挡墙底部。爆炸冲击波绕过挡墙之后将会发生环流汇聚现象,并且在冲击波相互碰撞下汇合处的超压较大。     

爆炸冲击波在坑道内传播规律研究

为了给坑道防护工程防爆炸空气冲击波的设计与研究提供一定的参考依据,收集整理了国内外常用的计算坑道口外爆炸产生的坑道内爆炸空气冲击波传播参数的计算方法,对其进行了比较和分析后给出了能够较好描述冲击波传播规律的计算方法。采用ANSYS AUTODYN有限元软件对某坑道比例模型试验进行了数值模拟,将模拟结果与坑道模型试验数据进行了比较,说明采用ANSYS AUTODYN有限元软件进行爆炸冲击波问题的数值模拟是可行的。     

爆炸冲击波在复杂坑道内传播规律的数值研究

研究二维爆炸流场中空气冲击波在复杂坑道内传播的机制.对多物质流采用Euler方法和NND格式,对爆轰产物采用JWL状态方程;自行编制二维爆炸模拟计算程序.试验结果与数值模拟基本相符,反映了爆炸冲击波在坑道内传播的详细过程.结果表明:采用穿廊式出入口,可以削弱进入坑道内55%的空气冲击波强度;采用穿廊加扩散室可以削弱进入坑道75%的冲击波强度.     

硬岩中爆炸冲击波衰减规律的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立了硬岩介质中装药爆炸的数学模型,对硬岩体中的爆炸冲击波的传播衰减规律进行了数值计算。数值计算模型计算得到的爆炸冲击波压力与经验公式计算的冲击波压力数据基本一致,验证了该模型的正确性。     

乳化炸药水中爆炸冲击波传播规律试验研究

在水下工程爆破中,通常采用裸露药包爆破法,进行水下金属构件的切割与拆除、水下可疑爆炸物的诱爆等,当爆破区域附近有养殖区、野生保护水生物时,就需考虑炸药爆炸产生的水中冲击波影响问题.对水中冲击波传播规律的公式形式进行了探讨,通过爆破试验以及对监测资料的分析,得到了高能、普通乳化炸药的水中爆炸冲击波传播规律.     

柱形爆炸容器内爆炸冲击波的传播规律研究

为了研究柱形爆炸容器内炸药爆炸冲击波的传播规律,利用空中爆炸传感器测量了不同药量和不同距离条件下冲击波压力时程曲线,发现实验测试值与传统的理论经验公式计算值存在较大误差。通过实验结果和理论分析,探讨了误差产生的原因,并对柱形爆炸容器内超压测试曲线出现多峰值超压的原因进行了分析。最后,基于实验测试结果及爆炸相似律原理拟合出适用于该环境下的冲击波超压计算公式,经过拟合修正后计算误差由70%~80%降至0.57%~15%。该研究可为爆炸容器的设计和应用提供理论参考。     

爆炸荷载作用下覆土库外部冲击波传播规律

为了研究爆炸荷载作用下覆土库外部冲击波的传播规律,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,结合将覆土库结构破坏与冲击波传播先后模拟的新手段,对覆土库外部距爆心比例距离小于15 m/kg^(1/3)范围内空气冲击波的传播过程进行模拟,并对模拟所得不同测线方向(0°、60°、90°、135°和180°)冲击波峰值超压和冲击波到达时间进行分析。结果表明:测点距爆心比例距离在1～15 m/kg(1/3)范围内空气冲击波的传播过程进行模拟,并对模拟所得不同测线方向(0°、60°、90°、135°和180°)冲击波峰值超压和冲击波到达时间进行分析。结果表明:测点距爆心比例距离在1～15 m/kg^(1/3)范围内,随比例距离的增大,在60°和90°测线方向,冲击波峰值超压衰减率从87.63%降到26.39%;在135°和180°测线方向,冲击波峰值超压衰减率从81.19%降到1.39%。随着测点距爆心比例距离的增大,冲击波峰值超压呈指数型衰减,冲击波到达时间呈线性增加。     

爆炸冲击波在不同介质中传播衰减规律的数值模拟

摘要：采用 ANSYS/LS-DYNA软件对冲击波在水、土、混凝土中的衰减规律进行了模拟研究,由计算得到的压力和能量的曲线,通过分析表明波阻抗对冲击波的初始峰值大小有很大的影响;土中冲击波的持续时间最长,混凝土中冲击波衰减较快;验证了冲击波速和波强度有关,波的强度越大,波速越高;能量的大小和介质的可压缩性有关,土中能量最大,水中能量最小。     

Numerical investigation of similarity laws for blast simulation: Open-field propagation and interaction with a biomechanical model

In a military context, blast loadings are encountered, with more or less severe consequences on structures in interaction with a shock wave, which travels in a field. With a need of protecting the fighter, the understanding of this physical dynamic phenomenon is of extreme importance to avoid body trauma induced by the primary blast. In this context, this study explores simulations of blast loading, and its interaction with a human torso biomechanical model previously developed, based on referenced experiments from the literature. The concept of similarities is also studied (peak pressure equivalence for long distance and large explosive mass and short distance and small explosive mass). Validations of numerical results are conducted using experimental data from the literature in terms of pressure peak as a function of scaled distance, and also in terms of pressure time history in the biomechanical model. Good agreement between the numerical results and the experimental peak pressure is achieved.     

不同连接方式对钢梁钢柱节点抗爆性能的影响

研究爆炸荷载作用下钢梁钢柱节点的动力学性能,对有效预防整体结构的连续性倒塌具有重要意义。先利用有限元分析软件ANASYS/LS-DYNA对爆炸荷载作用下的钢梁进行数值模拟,并与Amr的实验结果进行对比以验证模型和所用材料参数的合理性;然后研究采用不同连接方式(狗骨式连接和端板螺栓式连接)对钢框架梁、柱节点抗爆性能的影响。研究表明:与端板螺栓式连接相比,在相同爆炸荷载作用下,狗骨式连接时节点的最大应力较小,梁跨中节点的最大挠度最大。由于狗骨式连接在梁的上、下翼缘处进行了一定的削弱处理,使得较长的梁段能同时进入塑性阶段,可有效保护节点。在相同爆炸荷载作用下,端板螺栓式连接时,节点的承载能力和抗塑性变形能力要优于狗骨式连接。     

等离子体中太赫兹波传输及成像探测特性研究

本文根据散射矩阵方法模拟等离子体并建立了非均匀等离子体理论模型,并在此基础上计算了0.1 THz^10 THz频段的全波段太赫兹波在其中的传输特性。根据介质阻挡放电原理在实验室环境下搭建等离子体射流产生装置并产生非均匀等离子体,进行了太赫兹时域光谱(THz-TDS)以及宽带太赫兹源在等离子体中的透射光谱测量以及太赫兹波对等离子体遮挡下目标物的反射成像的试验。理论和实验结果均表明,较高频太赫兹波在等离子体中有良好的穿透性,这为太赫兹波在黑障区的通信以及雷达探测应用打下研究基础。     

层理面对水压爆破应力波传播规律的影响

水压爆破应力波的传播过程决定了爆破的作用效果及影响范围,层状岩体中的层理面特征对水压爆破应力波的传播路径及衰减具有直接影响.为明确水压爆破应力波在层状岩体内的传播规律及影响因素,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了层理面位置及其介质属性对水压爆破应力波传播的影响规律.结果表明:水压爆破相对于常规爆破产生的初始应力...     

高层建筑在爆破地震波作用下振动传播规律

为了解决爆破地震波对高层建筑影响的问题,基于爆破地震波的特征及相关因素,以贵阳市观山湖区某一道路爆破工程为例,通过爆破振动现场测试,分析了爆破地震波作用下高层建筑结构振动传播规律。结果表明:爆破地震波作用下测点的垂向振动速度恒大于切向和径向振动速度;随着距爆源高差的增加,爆破振动速度逐渐增大;随着距爆源水平距离的增加,爆破振动速度逐渐减小。通过拟合分析,得出衰减系数α随着高差的降低也逐渐减小;高程影响系数在测点和爆源最大高差时最大。     

Ultrasonic wave propagation in temperature gradients

Ultrasonic methods are being developed for sensing and control of high temperature material processes such as welding and solidification. One of the problems in these methods is the distortion of the sound field caused by the change in material properties due to temperature gradients. This paper describes a ray-tracing method for calculating the effects of temperature on ultrasonic propagation in such systems. In the ray-tracing method, the material is conceptually divided into a number of plane layers. The refraction at each layer boundary is calculated from Snell's law using the sound speeds determined from the temperatures of the adjacent layers. The time required for an ultrasonic pulse to traverse each layer is also calculated, allowing the determination of the total time along a particular path. The method is applied to calculating the time of arrival of echoes from various interfaces around a molten weld pool.     

Efficient wave propagation simulation on quadtree meshes using SBFEM with reduced modal basis

We apply a combination of the transient scaled boundary finite element method (SBFEM) and quadtree‐based discretization to model dynamic problems at high frequencies. We demonstrate that the current formulation of the SBFEM for dynamics tends to require more degrees of freedom than a corresponding spectral element discretization when dealing with smooth problems on regular domains. Thus, we improve the efficiency of the SBFEM by proposing a novel approach to reduce the number of auxiliary variables for transient analyses. Based on this improved SBFEM, we present a modified meshing procedure, which creates a quadtree mesh purely based on the geometry and allows arbitrary sizes and orders of elements, as well as an arbitrary number of different materials. The discretization of each subdomain is created automatically based on material parameters and the highest frequency of interest. The transition between regions of different properties is straightforward when using the SBFEM. The proposed approach is applied to image‐based analysis with a particular focus on geological models. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Elastic stress transmission in cellular systems—Analysis of wave propagation

A closely packed array of thin-walled rings constitutes an idealisation of a cellular structure. Elastic waves propagating through such structures must do so via the ring (cell) walls. A theoretical investigation into the propagation of elastic stresses in thin-walled circular rings is undertaken to examine the nature of wave transmission. Three modes of motion, corresponding to shear, extensional and flexural waves, are established and their respective velocities defined by a cubic characteristic equation. The results show that all three waves are dispersive. By neglecting extension of the centroidal axis and rotary inertia, explicit approximate solutions can be obtained for flexural waves. Employment of Love's approach for extensional waves [Love AEH. A treatise on the mathematical theory of elasticity, 4th ed. New York: Dover Publications; 1944. p. 452–3] enables approximate solutions for shear waves to be derived. The three resulting approximate solutions exhibit good agreement with the exact solutions of the characteristic equation over a wide range of wavelengths. The effects of material property, ring wall thickness and ring diameter on the three wave modes are discussed, and the results point to flexural waves as the dominant means of elastic energy transmission in such cellular structures. Wave velocities corresponding to different frequency components determined from experimental results are compared with theoretical predictions of group velocity for flexural waves and good correlation between experimental data and theory affirms this conclusion.     

基于波传播方法的边界条件对圆柱壳振动特性的影响分析

在波传播分析方法基础上,采用一种改进傅立叶级数的方法建立了弹性约束边界条件下圆柱壳结构模态分析模型,结合模态叠加理论,给出了圆柱壳结构在任意径向点力激励下的振动响应.通过与商业分析软件ANSYS的结果比较验证了本文方法的高效性与精确性,随后详细分析了边界约束刚度对圆柱壳结构自由振动特性和结构振动响应的影响,并给出了刚度影响的一般性规律.