爆炸冲击荷载下球形防爆波井结构动力响应分析

在国防工程中,球形防爆波井等结构需要承受外部爆炸冲击荷载。基于对球形防爆波井结构模型合理地简化．分析了其在外部爆炸冲击荷载下的动力响应,给出了动力响应时的位移和应力分布函数。     

球形爆炸容器动力响应的实验研究

对一真实结构的球形爆炸容器在内部爆轰加载下的动力响应进行了实验研究,通过监测容器6个特征点的动态应变波形,分析了容器壳体的振动特性和动力学强度。研究结果表明,容器的强度设计是合理的,其动静转换的工程设计方法得到了实验的检验。     

非均匀轴向冲击载荷作用圆柱壳的弹塑性动力屈曲

本文对非均匀轴向冲击载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲问题进行了研究.基于Hamilton变分原理导出圆柱壳的非轴对称运动方程,本构关系采用增量理论,借助增量数值算法求解动力方程组.讨论了非均匀轴向冲击圆柱壳的变形模态和临界屈曲载荷,并且分别与均匀轴向冲击和静力偏载的情形进行了比较.     

浮动平台在远场爆炸载荷作用下的冲击响应研究

利用在计算流场的迎爆面直接加载冲击波载荷方法来模拟浮动平台在远场爆炸作用下的冲击响应,该方法弥补了现有有限元仿真软件在远场计算中的不足。把计算结果和试验测量结果进行了对比分析,计算结果与试验值吻合较好。     

爆炸荷载作用下柔性边界钢筋混凝上梁的力响应与破坏模式分析

基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了柔性边界钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的弹塑性动力响应计算方法,并结合钢筋混凝土构件的动态极限抗力判别方法,分析了动荷载特征、支座刚度及支座阻尼对柔性边界钢筋混凝土梁破坏模式的影响规律.结果表明:在爆炸荷载作用下,柔性边界钢筋混凝土梁的破坏模式不仅与动载特性有关,还取决于边...     

泡沫金属子弹冲击下多孔金属夹芯板动力响应研究

采用实验和数值模拟方法研究了多孔金属子弹冲击下多孔金属固支夹芯方板的动力响应.考察了子弹冲量、面板厚度、芯层厚度及不同芯层类型对夹芯板抗冲击性能的影响.结果表明,通过增加面板厚度或芯层厚度均能有效控制夹芯板后面板的残余变形,改善其抗冲击能力.在给夹芯板增加相同质量的前提下,增加芯层厚度比增加面板厚度能获得更好的抗冲击效...     

重复爆炸载荷作用下薄壁方管动力响应研究

薄壁方管作为一种典型工程构件,在建筑、海洋、航天等领域应用广泛,其结构面临遭受重复爆炸的风险,开展薄壁方管在重复爆炸载荷作用下的动力响应研究具有重要现实意义。采用实验与数值模拟相结合的方法,对比分析了薄壁方管在单次和重复爆炸载荷作用下的动力响应。将壁厚4 mm、横截面边长100 mm的薄壁方管置于爆炸场中进行冲击实验,并利用非线性动力有限元程序LS-DYNA完全重启动功能及流体与固体耦合算法,对薄壁方管在单次爆炸和重复爆炸载荷下的非线性动力响应过程进行三维数值模拟;描述了方管在不同爆炸次数下的动力响应及损伤变形,给出了一种通过损伤因子反映爆炸载荷作用后材料损伤劣化的数值计算方法。研究结果表明：方管在重复爆炸作用下的变形会产生损伤积累;相同爆炸载荷作用下已变形损伤的方管相对无损方管其有效应变增量更大,在迎爆点周围区域、侧边以及塑性铰位置,前者有效应变增量达到了后者的2.47～3.88倍,容易引起方管更严重的毁伤;两侧边是方管较脆弱的区域,极易因应力集中产生较大的塑性应变,需要特别加强防护。     

爆室内爆炸流场演化与壳体动力响应的数值模拟

为了研究中心装药爆炸后爆炸冲击波的产生、传播和壳体的动力响应的全过程,针对内爆炸载荷的特点,运用三维有限元编码与现场实测的方法对爆室内冲击波流场的演化及壳体动力响应规律进行了研究。结果表明:内爆炸加载容器的动力响应主要取决于首次压力脉冲;壳体的最大应变由近爆点向远爆点方向逐渐降低。研究结果为同类型爆室的工程设计提供了参考。     

爆炸荷载作用下柔性动边界拱的动力响应分析

实际工程中的拱结构并不是采用固支或简支等理想刚性支承,而是具有弹性支承、阻尼支承等柔性动边界。文中建立了具有动边界拱的力学模型,基于大变形动力微分方程并利用有限差分方法,研究分析了动边界拱在爆炸荷载作用下弹塑性动力响应。研究表明,柔性动边界对拱结构工作性能产生很大的影响,竖向弹性支承能够使短作用时间爆炸荷载下拱的内力峰值减小,并且使到达峰值的时间增加,阻尼支承能同时使结构的内力和位移衰减,因此可以利用柔性支承来提高结构的抗力。     

基于三维数字图像相关方法的水下冲击载荷作用下铝板动力学响应研究

基于数字图像相关（DIC）方法搭建了三维动态 DIC方法测试系统,利用冲击加载实验设备,对喷涂散斑的铝靶板进行冲击加载实验,获得了靶板的实时离面位移场;并利用安装在水靶舱壁面的压力传感器,测取了水中冲击波压力时程曲线;建立了针对冲击实验的二维轴对称仿真模型,分析了水靶舱内冲击波的形成与传播过程以及靶板的动态响应变形进程。研究结果表明,靶板的变形是由边界向中心呈环形扩展的,而且靶板极容易在法兰约束边界处出现剪裂现象。靶板实时变形与测点压力时程的实验值与仿真值具有良好的一致性,这表明结合三维动态DIC方法测试系统与等效加载设备可以实现对结构的水下冲击响应分析研究工作。     

泡沫铝夹芯拱塑性动力响应的实验研究

应用泡沫金属弹撞击加载的方式研究了固支泡沫铝夹芯拱的塑性动力行为.对夹芯拱的变形与失效模式进行了系统的分类和分析,并考察了发射弹的动量、面板厚度、泡沫芯层厚度及曲率半径对其抗撞击性能的影响.夹芯拱的变形与失效模式可分为3种形式:前面板在作用区域的压入失效和整体的大变形、芯层的压缩失效和剪切失效以及后面板的非线性大变形....     

弹体斜侵彻混凝土过程中炸药的动态响应

采用AUTODYN计算软件对弹体侵彻混凝土过程进行了数值模拟,分析了弹体内部不同位置处炸药的受力情况及炸药与壳体的相互作用;结果表明：斜侵彻时装药的前端和后端是两个受力较明显的区域;前端主要受压缩作用,炸药产生明显的塑性应变;后端装药受到拉伸和压缩作用,装药和壳体尾部之间发生强烈碰撞;斜侵彻过程中,装药前端的受力中心位于靠近靶板一侧的边缘处,而装药后端的受力中心仍然是端面中心;根据计算结果,侵彻弹药装药的防护不仅要从装药的前端面和后端面进行考虑,还要考虑装药的侧面。     

爆炸载荷下装甲车辆的动态响应分析

为研究装甲车辆在爆炸载荷下的动态响应,用AUTODYN软件对4340钢和橡胶构成的装甲车辆模型进行了三维模拟。计算了8701炸药不同装药量下的爆炸过程。得到了侧钢板上3个观测点的响应参数：超压、位移、加速度。分析了各观测点的动态响应规律。结果表明,离爆源位置越近或装药量越大,车辆的响应时间越早、节点振荡越激烈、振荡幅值越大、持续时间越短。     

典型炸药柱的400kg落锤撞击感度特性分析

为了研究炸药在冲击作用下的安全性能,利用400 kg落锤加载装置对梯恩梯(TNT)、B炸药(Comp.B)、钝化黑索今(P-RDX)等典型炸药柱进行了撞击感度试验,将所测结果与GJB772A - 97方法测试的炸药撞击感度、抗压强度进行了相关性分析.结果表明,在试验条件下,组成相近的配方,药柱撞击感度与抗压强度、成型工...     

舰载发射箱在水下爆炸载荷下的瞬态响应分析

在充分考虑某舰载发射箱的较大长细比结构特征和冲击载荷的短历时特征的基础上,用显式动力学建立了发射箱（包含导弹）的有限元仿真模型。采用大质量法将结构的基础加速度激励转换成了等效的节点力激励,实现了基础激励的模拟,最后利用ANSYS／LS-DYNA进行了轴向冲击载荷下的动态响应分析。结果表明,发射箱的柔性结构特征使得不同位置的输出响应差距明显,响应曲线具有明显的震荡特征,分析结果为舰载发射装置的结构设计提供了理论依据。     

气体发生器支撑结构冲击响应数值仿真

了解气体发生器支撑结构的冲击环境对于其结构动态响应分析和参数设计至关重要。采用LS-DYNA程序对支撑结构冲击实验进行了数值仿真,对其材料动态性能参数进行了标定。利用实测结果,对载荷特性参数进行了数值验证计算,获得了压力峰值。对3种支撑结构在该压力载荷作用下的）中击变形特性进行了数值预测,获得了能正常工作的改进方案,为支撑结构参数设计和实际试验提供了参考依据。     

B炸药落锤撞击点火的数值模拟

采用用热力耦合方法,选择有限元软件ANSYS/LS_DYNA中带热效应的弹性-粘塑性材料模型,考虑炸药自身的反应放热,以生热速率模拟炸药发生的化学放热反应,研究了混合炸药在落锤撞击下的点火特性和热点形成规律。以Comp.B炸药为算例,建立了撞击感度的有限元模型。结果表明,该数值模拟法模拟炸药瞬态放热和炸药内部产生的急剧温升是可行的。随着上击柱速度的增大,Comp.B炸药内部的高温热点越易形成。当上击柱速度为5 m·s-1时热点温度增大,0.7 ms时形成接近或超过临界温度的热点并发生点火反应。计算结果为判断炸药撞击点火提供了理论依据。     

Steven试验中不同形状弹头撞击下炸药响应规律研究

采用2 kg小钝头弹丸、针状弹丸和平头弹丸分别对PBX-2炸药进行了Steven试验,试验中采用锰铜压力计和聚偏二氟乙烯(PVDF)压电式压力传感器测试了样品中的压力变化过程,通过高速录像照片分析了点火反应过程; 通过冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,分析了Steven试验中不同形状弹头撞击的影响规律.结果初步表明,Steven试验中由于平面撞击产生的强剪切带作用使得炸药反应更剧烈,平头弹丸撞击时PBX-2炸药反应程度更高.     

穿爆弹丸内装药撞击起爆实验及数值模拟

为了研究穿爆弹丸内装药的起爆机理,对穿爆弹丸的惯性点火元件进行设计,进行了弹道发射撞击起爆试验。对炸药采用SPH建模,对其他结构采用有限元网格划分,建立了穿靶过程数值模型。根据含能材料在撞击作用下的非冲击起爆判据,采用ANSYS/LS-DYNA软件对装药的惯性撞击特性进行分析,得到了钝化RDX装药的临界起爆能量范围。结果显示:弹丸以394 m/s的速度撞击7.4 mm的靶板时发生爆炸,装药起爆的临界比塑性能在1.42 GPa·μs～1.63 GPa·μs范围内; 在弹丸能够有效穿透靶板的情况下,弹丸的着靶速度越低,装药所受惯性冲击力越小,惯性作用持续时间越长,装药越容易被起爆。