爆炸冲击波作用下的金属板损伤P-I图仿真

 目标损伤的P-I图是确定冲击波对目标的毁伤效果及防护设计的重要依据。目标可等效为一定厚度的金属靶板,考虑冲击波在靶板上反射参数,由反射的“超压-冲量”准则评价冲击波对目标的损伤效应。由理论推导与数值分析相结合的方法获得靶板损伤的P-I图。应用有限元动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立了TNT炸药柱对靶板作用的数值模拟方法,进而研究了装药质量和作用距离变化对作用在靶板上超压与冲量的影响,得到了靶板不同损伤等级的P-I图。通过与试验结果比较,两者符合较好,验证了方法的正确性。     

冲击波引起瓦斯爆炸的动力学特性仿真研究

在实验室条件下进行管道内冲击波瓦斯爆炸过程模拟试验,通过模型仿真及分析,研究冲击波引起瓦斯爆炸的动力学特性。结果表明,冲击波速度和压力均经历了一个相似的变化过程,相同的瓦斯浓度范围,燃烧引起爆炸后的有关数据变化较冲击波引起爆炸后的数据变化小;管道长径比的增大,增大了冲击波的传播速度和瓦斯积聚区的压力、速度及温度值,使瓦斯积聚区的反应强度更高,更易于演变成爆炸;初始面上的变化,温度升高与燃烧速率为互长互消的关系,冲击波压力与燃烧速率为激励效应的关系;初始面之后的变化,瓦斯爆炸波传播呈渐强趋势。     

爆炸空气冲击波荷载效应

爆炸对生命和财产造成的危害极其严重,爆炸荷载对结构的影响逐步被设计人员考虑到结构设计中来．国外研究者进行了大量关于爆炸的试验和分析,并对爆炸冲击波的机理和荷载效应提出了计算方法．介绍了爆炸冲击波的产生机理及其在结构外部和内部的荷载效应,提出了今后在爆炸荷载的计算领域的一些研究课题,以便最终将爆炸荷载的计算应用于实际工程设计．     

水下爆炸冲击波压力时程的数值模拟

运用LS-DYNA程序对水下爆炸冲击波进行了数值模拟研究.首先模拟了半无限水域下的爆炸冲击波的形成以及气泡运动规律,分析了爆炸波的压力时程曲线.在此基础上,进一步讨论了水下爆炸冲击波与水中结构相互作用的问题,该分析结果可为类似水下爆炸工程实践提供参考.     

浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟

根据试验模型和试验结果，进行了浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟；研究了水底水面对沉底爆炸冲击波传播与相互作用的影响。结果表明，水底对冲击波压力峰值有较大的削弱作用，水面使冲击作用冲量明显减少，冲击波相互作用的压力叠加或多次冲击作用大大提高了爆炸威力。     

不同形状装药爆炸冲击波场及对靶板作用效应的数值模拟

利用非线性动力学软件AUTODYN对球形及不同长径比圆柱形装药冲击波场及其传播过程进行数值模拟,探讨了长径比对圆柱形装药冲击波场的超压区分布影响规律,给出了柱形装药可与球形装药等效的临界距离计算公式;通过对不同形状装药对四边固定方形靶板冲击过程的数值计算,得到靶板中心点的挠度值,结果与试验吻合较好,本文结果可为柱形装药与球形装药等效计算、目标在不同形状装药爆炸冲击波作用下的动态响应问题及装药优化设计提供参考.      

爆炸冲击波数值模拟及超压计算公式的修正

应用LS-DYNA有限元程序建立2,4,6-三硝基甲苯(TNT)炸药爆炸的数值模型并进行空爆数值计算,结合常用的经验公式,验证计算模型及参数取值的可信性.基于以上研究,提出冲击波超压修正计算方法,以各经验公式加权平均值作为参考,对数值模拟结果进行修正.结果表明:早期常用的经验公式与数值模拟计算结果分别处于爆炸冲击波超压的中下位值及下限值,均存在低估爆炸冲击波的危险.通过修正计算方法修正后的冲击波超压,可以作为爆炸冲击波超压的中位值.     

爆炸荷载作用下框架结构的损伤机理研究

爆炸荷载可能导致框架结构出现连续倒塌,为研究结构物整体的抗爆性能,本文采用AUTODYN对钢筋混凝土框架结构在爆炸荷载作用下的破坏过程进行了数值模拟,模型考虑了炸药-空气-结构之间的流固耦合相互作用,分析了框架结构的破坏机理,模拟结果较合理地展现了框架结构的损伤过程。     

爆炸冲击波绕流的数值模拟研究

目的 研究二维爆炸场中爆轰产物和空气冲击波绕流的物理机制。方法 基于多物质流体的Ｅｕｌｅｒ型算法,对爆轰产物采用ＪＷＬ状态方程,自行编制了ＳＭＭＩＣ通用程序。结果 通过大量的计算工作,得到了在爆炸点周围有和无防护挡墙的二维爆炸场的初始发展过程和绕过障碍物的情况。结论 计算结果基本符合冲击波绕过防护挡墙的物理现象和规律,说明该物理模型和数值算法较为合理,并可用来进一步模拟爆炸对远场的作用效应和用于指     

长持时爆炸冲击波作用下钢梁动力响应分析

大规模爆炸时引起的长持时平面爆炸波会造成结构的整体破坏,这与接触爆炸或近场爆炸的破坏模式有显著差异,但相关研究不多。为研究长持时冲击波作用下钢梁的动力响应,首先基于耦合欧拉-拉格朗日方法建立了大型数值激波管模型,然后采用该数值激波管得到作用在钢梁上的反射超压时程,最后通过显示动力学方法研究了冲击波入射方向、持时、超压等参数对钢梁破坏模式的影响规律。结果表明：本文提出的数值激波管模型能较好的模拟长持时爆炸波的绕射现象,可得到可靠的反射超压和冲量时程;随着冲击波入射角度的增加,简支钢梁跨中位移增大;冲击波超压峰值相同时,随着持时的增加,简支梁跨中的最大位移有增大的趋势,而最大位移的增长速率则会变缓;简支钢梁在长持时爆炸冲击波作用下容易发射受弯破坏,而梁跨中翼缘板会出现局部屈曲现象。     

爆炸荷载下钢筋混凝土T梁的应变与损伤分析

为了探究在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土T梁桥的损伤状况及动态响应规律,制作了钢筋混凝土T梁桥,预先埋入5个压电智能骨料用以监测桥梁模型的损伤状态,在翼板和腹板粘贴6组应变片,测量在爆炸荷载作用下的模型应变值的变化规律,进行对比分析。结果表明,模型翼板上的相同测点位置的横向应变均大于其纵向应变,腹板上的相同测点位置的纵向应变均大于其横向应变;利用智能骨料的主动监测技术,监测结果显示了模型内部的损伤程度。说明压电智能骨料可以对模型在爆炸荷载作用后的损伤程度提供判定依据;应变结果与损伤结果均显示,钢筋混凝土T梁桥的翼板比腹板更容易产生破坏。     

容器内强爆炸波的高分辨率的数值模拟

采用了自适应的非结构网格和基于有限体积法的高阶Ｇｏｄｕｎｏｖ格式对正方形、正三角形和圆形容器内中心强爆炸波的演化进行了数值模拟,着重讨论了容器壁面压力最高值发生的时间和地点以及由于Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性引起的激波阵面不对称发展的过程．     

煤与瓦斯突出形成冲击波的灾变损害

煤与瓦斯突出后,瓦斯浓度的变化非常快,无法监测到完整的瓦斯浓度变化数据。本文通过实例分析,采用幂函数可以较准确地表示突出后随时间变化的瓦斯浓度曲线,确定了粉煤-瓦斯混合物运动和空气压缩波形成冲击波传播的时间和路程的关系;依据煤与瓦斯的突出强度,对突出过程中瓦斯所做的膨胀功进行分析,确定了煤与瓦斯突出产生的冲击波波阵面的速度;根据波阵面的速度,以及与入射压的关系,最终确定了作用在风门的等效载荷是由反射超压决定的。结合试验确定了反射超压的近似载荷曲线模型。     

阵列桥箔电爆炸过程数值模拟

为提高金属桥箔电爆炸的能量利用效率,增加桥箔电爆炸等离子体作用范围,设计了金属阵列桥箔结构,采用有限元流体动力学方法对金属阵列桥箔电爆炸过程进行了数值模拟.利用相变分数和考虑电离度、粒子数目变化及粒子间库仑作用的等离子体状态方程,实现了金属导体在脉冲大电流作用下电爆炸产生等离子体及冲击波的数值模拟计算.对比分析了阵列桥箔在有加速膛通道和无加速膛自由场两种情况下的电爆炸等离子体流场特征及演化规律.计算结果表明,两种情况下等离子体束在叠加汇聚区压力较高,在无加速膛自由场中电爆炸初始冲击波速度和等离子体射流传播速度都较高;在有加速膛情况下,由于气体粘性作用,管壁附近存在一个高压低速边界层,加速膛通道内冲击结构较为复杂.     

爆炸冲击波作用下机翼等效靶毁伤效应实验研究

为研究飞机机翼在爆炸冲击波作用下的毁伤效应,采用结构等效和强度等效原理对典型飞机机翼关键部件进行了等效,设计机翼关键部件等效靶.采用TNT药柱爆炸方式产生爆炸冲击波对等效靶进行动态加载,分别获得了以LY12及碳纤维复合板作为蒙皮的等效靶在冲击波载荷作用下的响应过程、失效模式以及冲击波超压与等效靶最终变形量的相互关系.     

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.     

动能拦截器对子母弹头毁伤行为数值模拟

采用数值模拟方法对直接碰撞动能拦截器毁伤子母式化学有效载荷行为进行了数值模拟.结果表明,子母式化学有效载荷毁伤效果显著受碰撞位置和碰撞角影响,碰撞位置为弹头几何中心或两层子弹分界面时,子弹毁伤率明显提高.碰撞角存在最佳范围,且随碰撞位置的不同而变化.撞击子母弹前部,小角度情况下毁伤效果较好,而中部和后部,则在垂直撞击情况下毁伤效果较好.基于数值模拟结果,获得了碰撞角和碰撞部位对毁伤效果的影响规律,为中段动能反导毁伤评估、选择合理的拦截方式和动能拦截优化设计提供了依据.      

复杂介质中地震波传播的数值模拟

提出了复杂介质中地震波传播数值模拟的有限体方法,有限体方法具有与有限元方法相同的网格剖分的灵活性,但计算工作量和存储量少得多。数值结果表明了算法的有效性。     

武器爆炸作用下地下洞库坑道动力响应数值模拟分析

对武器爆炸条件下地下洞库坑道动力响应进行了数值模拟分析。分析了武器爆炸作用效应,推导了射弹侵彻岩石预估公式的基本形式,分别模拟了开裂以及压碎过程,给出了模型的破坏准则以及边界条件的处理。数值模拟对于人防工程以及防护工程的建设提供重要参考依据。