舰艇抗冲瓦水下爆炸流固耦合冲击动力学模型

 为更好的反映水下爆炸作用下舰艇抗冲瓦芯层复杂结构动力学特性,基于多自由度动力学、Taylor平板理论一阶DAA法,提出了舰艇抗冲瓦在水下爆炸冲击波载荷作用下的流固耦合与冲击动力学模型。抗冲瓦冲击响应分为3个阶段,I阶段是在冲击载荷作用下的一维流固耦合开始阶段,水中气穴开始产生;II阶段芯层开始被压溃,但此时抗冲瓦表层速度开始降低,水质点的附加冲量起到重要作用;III阶段是从减速到回弹阶段,抗冲瓦在弹性恢复力和流体阻尼共同作用下产生减速和反弹。3个阶段的理论模型揭示了水下爆炸作用下抗冲瓦的冲击响应过程。通过理论模型和算例研究发现,所提出的模型能很好的反映具有复杂芯层结构的抗冲瓦在水下爆炸冲击波作用下的缓冲与耗能机理,抗冲瓦芯层密度对其缓冲效果影响显著。这些性能特点可以用于在给定质量情况下对抗冲瓦进行几何优化设计。     

地下爆炸对埋地输气管道冲击响应的数值分析

通过适当选取材料本构关系,运用非线性动力学基本理论和ALE算法,利用LSDYNA3D有限元程序,对爆炸地冲击作用下引起埋地输气管道的动力响应问题进行了数值模拟分析。通过埋地管道在2组共10个工况下的数值计算分析,拟合了埋地管道响应(包括速度和动应力)最大值和装药量、爆心与管道中心距离之间的关系。模拟计算结果与经验公式规律十分吻合,表明采用数值模拟方法研究爆炸地冲击对埋地管道的作用是可行的。计算方法为埋地管道在第三方破坏荷载作用下的风险评估提供了一个计算平台,计算结果对埋地输气管道的风险评估和防灾减灾具有重要的参考价值。     

深埋防护工程静动耦合作用下安全层厚度计算理论与方法

针对外军钻地武器列装现状,通过地冲击能量耦合系数给出了等效封闭爆炸当量的计算方法。通过引入地冲击能量因子,提出了以能量因子为统一判据的破坏分区评判标准。利用经典弹塑性力学理论得到了围岩自承能力及围岩压力计算公式,揭示了围岩自承能力的本质是围岩剪切强度,且塑性区的扩展有利于自承能力提高。结合地冲击能量因子和动载作用下围岩压力,给出了地应力与地冲击耦合作用下深埋防护工程最小安全层厚度计算方法。计算结果表明,高地应力增大了地冲击的破坏效应,破坏区范围要大于不考虑地应力的情况。     

不同装药结构条件下爆炸能量的理论计算

根据波的界面透射和反射理论,分析了爆炸能量的传递规律,探讨了不同装药结构(耦合装药、空气不耦合装药、水不耦合装药)对爆炸能量传递的影响,并建立了上述三种装药条件下传递给岩石的爆炸能量计算公式。通过分析表明炸药与岩石的波阻抗、装药不耦合系数以及不耦合介质的可压缩程度是影响爆炸能量传递的主要因素。     

爆炸冲击去磁脉冲发生器的磁电转换理论计算

为提高爆炸冲击去磁脉冲发生器的输出功率及磁电转换效率,建立了发生器磁电转换过程的理论计算模型,分析了不同冲击条件及磁体性能对发生器输出功率的影响. 模型从经典电磁场理论出发,推导了感生电动势随时间变化的动态函数,获得了负载端输出电流及电压的理论计算方法. 计算表明,发生器的感生电动势大小取决于磁体内的冲击波传播速度、磁体的剩余磁感应强度、磁体的内禀矫顽力、磁体半径以及线圈匝数,磁体的长度会影响感生电动势的脉宽. 采用炸药平面波冲击加载钕铁硼永磁体的方法,进行了爆炸冲击去磁脉冲放电实验,测量了输出电压及电流曲线,计算的发生器输出电流与实验得到的结果较一致.     

冲击中的弹簧杆系统

本文应用能量法，求解弹簧与杆件组成的系统在冲击作用下动荷系数ｋｄ计算。为了减少构件的动应力而采取增加弹簧、垫块或增大被击物质量等措施。并说明了理论Ｋｄ比实际的动荷系数大     

薄板的耦合热冲击问题

为了更明确地揭示薄板耦合热冲击问题的耦合性质,本文对在上表面受阶跃加热,下表面绝热及侧面等温条件下的四边简支矩形薄板的热弹耦合问题进行了较详尽的分析.首先通过对空间量的双三角函数展开,把该问题归结成一个对时间量的三阶常微分方程的求解问题.然后将求得的颇为繁杂的解,对热弹耦合小参数δ作幂级数展开,从而得到了能清晰地表达耦合问题特征的解析表达式,并基于该解析式,提出了关于该类问题的一系列于数值解难以反映出来的结论.     

地下流固耦合理论的研究进展及应用

论述了涉及岩体－流体相互作用的直下流固耦合理论的进展概况。重点讨论了在理论研究方面存在的几个主要问题,包括有效应力定律、理论模型描述、流固耦合程度及数值算法研究等。就理论在石油开发领域注水引致的套管损坏２及产层出砂问题的具体应用进行了讨论。研究结果表明,进一步发展地下流固耦合理论对解决石油生产中的一系列地质力学问题有重要的意义。     

耦合项对冲击型温度和应力的影响

本文计算了在热冲击瞬间,耦合效应对热零部件(活塞)温度场和应力场的影响,并对其耦合效应带来的影响给出了物理解释。     

热冲击下温度与应变耦合场的精确解

本文继文献[2]、[4]之后继续讨论热冲击下温度应变耦合场的分布问题,它等价于处理如下偏微分方程组的一个混合问题 在常物性情形,文献[1]、[2]分别在忽略惯性因素和不计耦合影响做了回答.这里我们就一般情形.即同时考虑各种因素.给出问题的精确解。     

几种炸药水下爆炸能量损失特性分析

针对炸药水中爆炸能量损失特性,通过水下爆炸试验,测定了TNT,RS211,RBUL,GUHL,RS3-4等水下爆炸时的超压、冲击波能、气泡能等冲击波性能参数. 对试验结果进行相似分析,得到了超压以及冲击波能的衰减规律,同时分析了装药的水下爆炸的能量输出结构及其能量损失特性. 结果表明,RS211和RS3-4具有较高冲击波超压峰值,而RBUL、GUHL衰减较为缓慢,RBUL、GUHL水下爆炸能量可到达约1.8倍TNT当量. 5 kg炸药水下爆炸时,在0～3 m处,总能量损失Δe_d呈现抛物线形式的增长;在3 m之后呈现线性增长;5 m之后为理想冲击波状态.      

弹片与爆炸冲击波耦合作用分析

弹片和冲击波是武器战斗部毁伤效应的两个重要方面,两者具有一定的相关性.通过研究弹片与爆炸冲击波的耦合作用,分析并推导了弹片在空气中的运动规律和运动方程,以及弹壳对武器爆炸冲击波的影响.通过实例分析,验证了建立的模型和计算方法的合理性和正确性.弹片的最大速度和壳体厚度对爆炸冲击波能量的影响因子随着弹壳厚度的增加而降低.弹壳增厚会导致在爆轰气体与弹壳相互作用的阶段,有更多的能量损耗于壳体膨胀和破碎过程,从而使爆炸冲击波的能量减弱.在实际计算中,必须考虑弹壳的存在以及壳体厚度对爆炸冲击波能量的影响作用.     

水环境中核弹爆炸能量的致热作用分析

本文提出一种新的构想：和平利用原子武器释放的能量，为人类造福。在本文中．重点讨论了武器释放能的能量约束的办法，采用具有一定深度的地下水井来来储存这一能量，同时对核能的结构成分及其对水的热效应，应用热力学第一定律进行了探讨，提出了提高这一效应的方向。     

基于BP神经网络的水中双爆源爆炸冲击波峰值压力预测模型研究

为了获得水中等质量两爆源同步爆炸时冲击波耦合中心的峰值压力计算模型,利用Autodyn计算得到不同药量和爆距下的峰值压力数据. 一方面根据量纲分析确定的函数形式拟合数据从而获得峰值压力的计算公式;另一方面对药量、爆距及峰值压力三类数据进行对数变换和归一化,并将其分为训练集和测试集,然后将训练集代入BP神经网络进行训练,得到结构相对简单、均方误差最小的BP神经网络预测模型. 结果表明：公式计算结果和BP神经网络模型计算得到的峰值压力与实际值吻合较好,公式计算值与实际值的平均相对误差为1.08%,BP神经网络预测值与实际值的平均相对误差为0.52%,与公式计算相比,BP神经网络能够以更少的数据样本容量实现更高的精度预测.     

水下爆炸能量耗散特性分析研究

基于特征线理论得到了水中冲击波的近似传播规律,提出了炸药水下爆炸冲击波传播过程中的熵变及能量耗散特性的近似评估方法.使用该评估方法,对TNT和RS211两种炸药水下爆炸近场冲击波传播过程中的能量耗散进行了计算.研究表明,水下爆炸近场的冲击波超压峰值迅速衰减,熵增与能量损失主要发生在水下爆炸近场的10倍装药半径范围内.对于TNT和RS211两种炸药,20倍装药半径处水中冲击波的能量耗散分别约为水下爆炸总能量的34%和32%,与水下爆炸试验结果基本一致.     

刚性地面爆炸冲击场仿真与试验研究

以TNT在刚性地面上爆炸过程中不同位置的超压峰值为研究对象,对爆炸冲击条件下的超压数值进行试验与仿真研究。采用ALE算法仿真模拟试验结果。通过比较仿真结果、试验结果以及经验公式理论结果;主要从超压峰值、超压持续时间验证仿真模型的准确性,通过修正模型的参数,对刚性地面爆炸冲击波特性进行有效的预测。另外对经验公式进行一定的修正,得到符合距离炸心位置较近位置的拟合公式。经验证表明,拟合公式适用于刚性地面近炸点位置的超压数值预测。     

不同装药的水下爆炸冲击波特性研究

通过对复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝和TNT等4种炸药在无限水域中的水下爆炸试验和测试,分析了4种炸药水下爆炸时的冲击波峰值压力、时间衰减常数和冲击波冲量等特性参数,评估了4种炸药的水下爆炸冲击波性能.结果表明：4种装药的冲击波峰值压力从高到低分别是热塑梯黑铝、熔梯黑铝、TNT、复合PBX;时间衰减参数从高到低分别是复合PBX、热塑梯黑铝、熔梯黑铝、TNT;冲击波冲量从高到低分别是复合PBX、熔梯黑铝、热塑梯黑铝、TNT.因而,综合各参数评估,认为复合PBX是几种炸药中性能最好的,熔梯黑铝和热塑梯黑铝比较接近,TNT则最差.