炸药土中爆炸弹性区应力波的测试与分析

 为研究炸药在土中爆炸产生的地震波效应,设计了一套适用于测量土中弹性区应力变化的测试方法及实验系统。该实验系统对埋深1m的1kg TNT爆炸后引起的土壤应力变化进行了记录。实验结果表明,该测试系统能完整地记录爆炸过程中土中应力的变化过程。从时域和频域分析所测得的应力波,得到同一埋深时沿水平方向上应力波峰值、主频和频宽随传播距离的变化关系。     

消除EMD端点效应的PSO-SVM方法研究

经验模态分解(empirical mode decomposition, 简称EMD)的端点效应使得EMD分解结果产生严重失真, 为了减小分解过程中产生的端点效应, 将支持向量机(SVM)这一智能算法引入EMD, 提出采用SVM模型解决分解中产生的端点效应问题. 通过支持向量机对其原始数据两端进行延拓, 以获得一个或者多个极大值和极小值. 为了使端点处的延拓变得更加合理, 引入粒子群(PSO)智能算法对支持向量机算法参数进行优化, 使其两个端点处的数据延拓得更加准确, 从而使得三次样条曲线在端点处不会发生大的摆动, 实现EMD分解的固有模态函数(IMF)更加准确可靠. 通过对仿真信号的研究表明, 基于PSO-SVM 方法的延拓方法能够很好地抑制了分解的端点效应.     

谐振管对气流扬声器发声特性的影响

为提高气流扬声器的发声强度,基于共振原理,通过实验研究了不同尺寸的变截面和等截面管对其发声特性的影响.结果表明,变截面管起到喇叭的作用,而1/4波长的等截面管具有共振作用.含声波的气流周期性地通过变截面管在其出口1m处能产生声压级为137.2dB的高声强行波,而通过等截面管能形成最高声压级为120 dB的声波.     

颗粒特征尺寸对爆炸驱动惰性金属颗粒运动的影响

在炸药中添加惰性金属颗粒,形成一种特殊的非均质炸药。当炸药爆炸后,惰性颗粒在爆炸产物及爆轰波的驱动下,颗粒能达到较大的速度,对一定方向和范围内的目标造成毁伤效应。由于惰性颗粒在空气中存速能力较差。速度很快衰减,因此可以有效控制颗粒飞散距离。颗粒在炸药中的位置、颗粒的形状以及颗粒抛撒速度对颗粒运动过程和抛撒范围的研究具有重要作用。基于有限元分析软件AUTODYN,建立炸药爆轰驱动单颗粒惰性金属颗粒模型。对炸药爆轰驱动不同位置惰性金属颗粒以及颗粒不同特征尺寸的最大初速度进行计算,对计算结果进行了分析,得到了以上参数对颗粒抛撒初速度的影响及抛散初速度的宏观规律。计算结果为研究爆轰驱动粒子群机制提供了重要的理论依据。     

粒子群投影寻踪算法在岩爆预测中的应用

对岩爆有影响的三项主要因子：洞室最大切向应力与岩石单轴抗压强度的比值、脆性系数和弹性能量指数作为岩爆灾害预测的主要判别指标,通过粒子群优化算法和投影寻踪算法建立了相应的岩爆预测分析模型.该模型采用粒子群算法优化投影指标函数,确保了模型参数的准确性;同时利用逻辑斯谛曲线函数建立投影值与经验等级之间的非线性关系.研究表明,用粒子群投影寻踪回归模型进行岩爆预测,避免了传统预测方法由于主观原因造成的误差,预测精度较高.通过将所建模型应用到秦岭隧道和冬瓜山铜矿的岩爆预测中,得到与实际情况较符合的预测结果.     

爆炸载荷下砌体墙破坏过程模拟研究

为分析爆炸案件现场中砌体墙破坏的破坏过程及影响因素,采用AUTODYN程序对砌体墙在爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值模拟,得到了砌体墙表面的载荷分布以及爆炸破坏形成炸洞的变化规律.计算结果表明,砌体墙在爆炸载荷下会形成炸洞;药量越大,炸洞尺寸也增大,但随着药量的继续增加,炸洞尺寸增大的速度变慢.     

钢化玻璃冲击波毁伤实验中的碎片规律研究

为了研究钢化玻璃受到冲击波作用破坏后产生的玻璃碎片造成的次级毁伤效应,针对6 mm、10 mm和15 mm三种不同厚度的钢化玻璃分别开展了多发外场化爆实验.实验对玻璃碎片的尺寸分布、飞散距离分布和碎片最大飞散速度等情况进行了数据收集和统计.通过对碎片的尺寸分布、飞散距离分布等的实验统计数据进行分析研究,给出了其分布规律和特点.根据实验记录的碎片最远飞散距离,利用平抛运动公式估算了碎片最大飞散速度,并验证了估算结果的准确性.实验结果表明,玻璃碎片的最大飞散速度均在11 m/s以上,最大速度可以达到25 m/s以上.     

延迟炸药震源高效安全性研究

通过理论和试验对延迟炸药震源爆炸产生的地震波主频、能量和在近地表面产生的振动等方面进行了分析. 结果表明延迟时间对于延迟炸药震源的叠加效果影响最大,电子雷管精度高,非常适用于延迟炸药震源的设计. 延迟炸药震源与普通炸药震源相比,产生的地震波能量差别不大,但是主频提高10%~20%,高频能量高,主频更宽. 爆炸所引起的近地表面的振动比普通炸药震源小50%以上,安全性非常高. 延迟时间合适的延迟炸药震源与普通的炸药震源相比,其主频高、频带宽、引起近地表面振动小,是一种高效安全的地震勘探炸药震源,非常适合目前高分辨率且对安全性要求较高的地震勘探中.     

炸药性能对地震波品质影响的Hilbert-Huang变换分析

为检测爆炸地震波的品质(能量,主频),探寻激发高能量、高频率地震波的炸药震源,选用梯恩梯(TNT)、梯铝(TL)、8701,黑火药(BP)进行浅埋土中爆炸试验. 并利用Hilbert-Huang变换(HHT)对距离震源10～65 m处地面振动速度信号进行分析,结果表明:高能量高爆速炸药8701震源激发的地震波能量大,但频带较窄,主频较低,高频率段能量随传播距离衰减较快;低能量低爆速炸药BP激发的地震波频带较宽,主频也较高,但地震波能量过低;含铝炸药TL激发的地震波能量大,且随传播距离衰减速度较慢,主频介于黑火药BP与炸药8701之间.      

PVB夹层钢化玻璃冲击波毁伤效应实验研究

为获得爆炸冲击波对带PVB夹层钢化玻璃的超压毁伤阈值和冲量毁伤阈值,针对6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层的钢化玻璃进行了多发外场化爆实验,对每一发实验进行了爆炸参数测试,获得了冲击波超压随时间变化历程的实验数据.通过观察和记录的实验现象,分析确定了6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层钢化玻璃被冲击波破坏的临界状态所对应的实验发次.结合实验设计与实施条件,根据冲击波压力测试结果,得到了6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层的钢化玻璃冲击波超压和冲量毁伤阈值的近似值.实验结果表明,在合理的安装方式下6 mm+1.52 mmPVB+6 mm厚带PVB夹层的钢化玻璃的冲击波毁伤超压阈值范围为41~55 kPa,冲量阈值范围为180~299 kP a· ms.