钻地弹侵彻岩石深度计算新原理与方法

 根据短波与岩体的内摩擦模型,利用波阵面上的动量守恒关系和弹体表面的连续运动规律,得到岩体对弹体的侵彻阻抗;通过破碎区与径向裂缝区的能量传输关系,揭示侵彻与贯穿问题的比例尺度关系的规律,最后,推得弹体侵彻过程中的参数及侵彻深度计算新公式。通过现有的经验公式计算结果对比验证本公式的可靠性。     

弹体高速侵彻岩石靶体深度计算

为研究弹体高速侵彻岩石靶体的侵彻机制转化规律,利用二级轻气炮开展了着靶速度1 100~1 780 m/s的模型试验,得到了弹体的质量损失规律,以及侵彻深度与侵彻速度之间的关系。试验结果表明,弹体对岩石类靶体的侵彻机制随撞击速度的增加会发生转化,由刚体侵彻转变为半流体侵彻,进入半流体侵彻阶段后弹体侵彻深度随撞击速度的增加急剧减小。基于提出的弹体质量理论模型结合BLZ公式的侵彻阻抗推导出考虑质量损失的弹体高速侵彻深度计算公式。将2个阶段的理论计算结果与侵彻试验数据进行了对比验证,侵彻深度和弹体质量变化规律均吻合较好,能够反映出侵彻机制的变化规律。     

高超声速钻地炸弹侵彻深度计算方法

高超声速钻地炸弹的巡航速度大于5 Ma,为保证着靶侵彻过程弹体结构完整,其着靶速度通常小于5 Ma。对于在3～5 Ma范围内的钻地炸弹打击,既有混凝土结构防护侵彻深度设计方法不能涵盖上述速度范围的计算问题。依据已有研究基础,阐明了该速度范围钻地弹侵彻介质的拟流体特性,提出了高超声速刚性钻地炸弹侵彻介质拟流体模型,明确了弹靶作用阻抗函数与拟流体内摩擦性状的关联,据此建立了高超声速炸弹侵彻深度计算方法。通过与已有实验结果对比分析,表明该方法具有可信性。     

弹体在岩石中侵彻与贯穿计算原理

根据岩石抗侵彻过程中变形和破坏状态，提出了岩石的变形与破坏模型。利用波阵面上的动量守恒关系和弹体表面的运动规律，得到了有别于国内外的作用在弹体表面的应力表达式。通过破碎区与径向裂缝区的能量传输关系，得到了侵彻与贯穿问题中的比例换算关系，从而推出了具有工程尺度的侵彻计算公式和具有物理基础的贯穿过程。通过与国内外现有的经验公式计算结果对比分析，验证了本公式的可靠性。     

岩石中侵彻与爆炸作用的近区问题研究

首先，从理论上分析了目前广泛使用的空腔膨胀理论在研究介质中侵彻与爆炸近区过程存在的问题及其产生的原因：然后，从近区应力与变形的实际状态出发，运用动量与质量守恒关系推得了介质近区运动学的关系式，并解决了变形波速确定的问题。运用此关系可以得到揭示侵彻、贯穿比例换算关系和爆炸近区的几何相似关系等简单实用的结果。     

弹体高速侵彻岩石效应试验研究

为研究高速动能弹在岩石中的侵彻效应,在高速弹道炮上进行弹体对岩石靶体高速正侵彻的模型试验,试验最高弹体速度为1 450 m/s,得出侵彻深度与侵彻速度之间的关系,并建立弹体速度不大于弹体极限速度时弹体侵彻深度的经验公式,该公式与试验结果具有良好的一致性.同时,分析模型试验靶体破坏情况,对于一定尺寸的弹体和靶体,不同弹体速度将产生不同的靶体破坏类型.研究高速撞击条件下弹体侵彻能力、侵彻极限速度和质量损失等问题,分析影响弹体极限速度和质量损失的相关因素,可对高速动能弹侵彻岩石的侵深、加速度和质量损失等主要参数进行评估,为弹体战斗部和防护工程的设计提供有力的参考.与在混凝土靶体上的高速侵彻试验进行对比,说明无风化的硬质岩石可以作为良好的防护工程材料.     

岩石侵彻爆炸效应的数值模拟

运用非线性有限元和爆炸冲击波理论，对侵彻爆炸条件下岩石的破坏效应，如爆炸波传播过程、爆炸成坑效应进行了模拟。计算中对炸药直接划分单元，算例结果验证了所提方法的有效性。     

长杆弹对岩石靶的侵彻分析

采用统一强度理论作为岩石材料的屈服准则,建立了长杆弹垂直侵彻岩石靶体的柱形空腔膨胀模型,给出了卵形长杆弹侵彻靶体深度的理论计算公式,求出了弹体以450～1400m/s的速度撞击岩石靶体的侵彻深度,并和试验结果进行了比较。分析了统一强度理论参数b对侵彻深度的影响。     

高强混凝土介质侵彻系数计算方法

侵彻深度是防护工程设计的重要参考指标,国内现行规范中仍然采用别列赞侵彻计算公式,而混凝土介质侵彻系数大多是通过弹体侵彻低强度混凝土靶体得到,无法准确预测弹体侵彻高强混凝土深度.采用数值模拟和试验数据分析相结合方法得到高强混凝土介质侵彻系数,并通过不同形状弹体进行验证.结果表明:计算结果与数值模拟计算结果整体吻合较好,给...     

超高速弹对花岗岩侵彻深度逆减现象的理论与实验研究

利用100/30 mm二级轻气炮开展1.2~2.4 km/s着速下卵形长杆高强钢弹对花岗岩的侵彻效应实验研究,获得弹/靶宏观破坏形态,测量侵彻深度和侵彻后弹体回收质量等参数。实验结果表明:随着侵彻速度增加,侵彻深度呈现先线性增大后急剧降低再缓慢增长的三段式变化趋势,分别对应于3种不同的侵彻机制——刚性侵彻,半流体侵彻和流体侵彻。结合半流体侵彻阶段弹体半径微增而弹体质量骤减的实验现象,提出考虑弹体质量损失的侵深计算模型,并与实验结果相印证;分析弹体质量损失对弹体侵彻过程的影响,揭示超高速弹对花岗岩侵彻深度逆减现象的内在机制。     

Influence of rock mass fracturing on the net penetration rates of hard rock TBMs

Penetration rates during excavation using hard rock tunnel boring machines (TBMs) are significantly influenced by the degree of fracturing of the rock mass. In the NTNU prediction model for hard rock TBM performance and costs, the rock mass fracturing factor (k_s) is used to include the influence of rock mass fractures. The rock mass fracturing factor depends on the degree of fracturing, fracture type, fracture spacing, and the angle between fracture systems and the tunnel axis. In order to validate the relationship between the degree of fracturing and the net penetration rate of hard rock TBMs, field work has been carried out, consisting of geological back-mapping and analysis of performance data from a TBM tunnel. The rock mass influence on hard rock TBM performance prediction is taken into account in the NTNU model. Different correlations between net penetration rate and the fracturing factor (k_s) have been identified for a variety of k_s values.     

滑移摩擦支座摩擦力模型研究

采用微分连续模型模拟滑移摩擦支座的单向和双向耦合摩擦力,表明该模型可以较好地描述摩擦力的非线性特征和双向耦合效应.同时,从计算分析也可看出,考虑双向耦合作用与未考虑双向耦合作用的摩擦力滞回曲线有较大差别,因而支座应采用双向耦合摩擦力模型,以考虑双向耦合作用对结构地震反应和支座性能的影响.     

基岩条件对地震影响系数的影响

地震影响系数是城市小区规划和工程地震安全评价的一个重要参数,由于受地下岩体条件影响,难以准确确定地震影响系数,常规方法得到的地震影响场难以满足城市和重大工程抗震的精度要求。如何分析基岩条件对地震影响系数的影响是地震安全评价的关键工作之一。通过对地下岩体裂缝分布的数值模拟,求取基岩裂缝和地下能量等指标的分布,进而应用人工神经网络方法,得到基于基岩裂缝、能量、位移等指标分布的地震影响系数计算模型。以唐山市为例分析了计算结果,并对城市规划和工程建设提出了几点建议。     

深部块系岩体超低摩擦现象的机理分析

不规则超低摩擦现象是深部块系岩体典型动力学特征现象之一,集中反映了深部块系岩体非协调、非连续的动力学特性。基于俄罗斯Kurlenya M V院士的深部岩体超低摩擦实验建立了深部块系岩体一维动力模型,得出了工作块体水平位移的解析表达式。研究结果表明,一维动力模型理论计算结果与实验数据吻合较好,进一步揭示了深部岩体不规则超低摩擦现象产生的力学条件为分别作用于块系和工作块体上的竖向和水平冲击的时间间隔满足倍数为2的规范序列,指出超低摩擦现象产生机理在于强动载作用下块体间法向力重分布和动摩擦系数不断变化的共同作用,同时说明超低摩擦现象出现的离散周期和低频低速变位摆型波频谱具有密切联系。     

滚轴滚动摩擦系数研究与建筑物迁移工程水平动力计算

滚轴滚动摩擦系数是建筑物整体迁移工程水平动力计算的重要参数,在钢管混凝土滚轴与钢板的滚动摩擦试验中,测得滚动摩擦系数为0.002～0.004,它随滚轴受到的竖向压力增大而减小。现场实测值为0.04～0.067,表明现场条件对滚动摩擦系数影响很大。通过分析滚轴滚动摩擦时的赫兹接触模型,推导出滚动摩擦系数理论公式,式中滚动摩擦系数与竖向压力的平方根成正比(和试验值规律不同),和半径、有效支承长度、弹性模量的平方根成反比。在理论公式和几个实际工程现场测试基础上,进一步提出建筑物整体迁移工程中滚动摩擦系数与水平动力的实用计算公式,式中以实际工程状况系数K反应现场条件影响。钢管混凝土滚轴、实心钢滚轴、工程塑料滚轴启动时的实际工程状况系数K取值范围分别建议为1.15～1.35、0.7～1.0、0.6～0.7。     

机场水泥混凝土道面抗滑机理分析

研究了摩擦系数的构成,提出了摩擦系数粘着分量、表面裸露集料压入轮胎变形摩擦系数分量和表面纹理构造压入轮胎变形摩擦系数分量的定量计算方法,介绍了当道面潮湿时,轮胎产生弹流动力现象的3种形式,并且给出了道面宏观纹理构造﹑微观纹理构造对抗滑性能的影响。     

不同摩擦系数下基底滑移结构减震性能分析

以砖混结构作为研究对象,探讨了采用基底滑移隔震技术后的减震效果及其地震反应的特点.为此,运用FORTRAN编制的结构隔震动力时程分析程序,对其进行计算.以2～8层砖混结构建筑为算例,分别考虑了不隔震(传统抗震)、基底滑移隔震两种方案,对其输入E1-Centro波,并且选取不同的摩擦系数,进行了大量的比较计算分析,得出了一些有益的结论.     

广珠铁路北江特大桥连续梁摩阻系数测试研究

根据广珠铁路北江特大桥连续梁金属波纹管摩阻验证试验的工程实践,总结了该大桥连续梁预埋金属波纹管的孔道摩阻试验的测试方法以及孔道摩阻系数μ和孔道偏差系数k的计算推导方法,为类似测试提供了指导。     

粒度分析与渗透系数关系的BP网络分析

针对不同颗粒粒径分布对渗透系数影响的非线性特征,利用BP人工神经网络模型,对14个典型样本进行学习并预测4组不同级配的粒组样本的渗透系数,结果证实该模型能很好地反映出分选性和粘粒含量对渗透系数的影响,运用神经网络预测的渗透系数充分考虑到土体本身的结果。因此,预测值应较现有的计算公式得出的计算值更接近于自然状态下的真实值。