坑道中冲击波冲量传播模型的试验

合理确定装药堵口爆炸情况下坑道中冲击波冲量的传播规律,是防护门抗精确打击设计的前提.为此,在野外进行了9次模型坑道堵口爆炸试验.钢筋混凝土模型坑道截面积为0.67 m2,TNT炸药的装药量范围为400～800 g.用坑道侧墙上的压力传感器实测了冲击波波形,由实测数据拟合出了装药堵口爆炸情况下,冲击波正相冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验模型.算例分析表明,所拟合的坑道内冲击波冲量工程经验模型具有一定的实用价值.     

坑道口部爆炸冲击波压力传播规律

坑道口部是防护的重点和难点.利用显式动力学有限元软件,通过合理简化假设,对典型的等截面直墙圆拱坑道口部爆炸的冲击波波动过程进行了数值模拟,形象揭示出坑道中冲击波压力传播规律,即坑道中冲击波压力首先直线上升至最大值,随后由于坑道壁来回反射,出现了与自由大气中理想冲击波指数衰减不同的多个波峰震荡,并得到了峰值压力随距离衰减的模拟结果.再采用相似比为1/5的室外大比例模型,对0.8 kg,0.6 kg和0.4 kg 3种集团装药在坑道口部爆炸的冲击波压力传播规律进行了试验研究,由实测数据拟合出了冲击波峰值压力计算经验公式.结果表明,试验拟合公式与数值模拟及其他经验公式一致性较好,具有一定的工程使用价值.     

界面对浅层水中爆炸冲击波峰值压力影响的研究

在水中爆炸试验研究的基础上,分析了爆炸冲击波峰值压力随比例水深、炸高、测高变化的规律。研究结果表明,水深对爆炸场冲击波值压力影响较小,炸高影响较大。     

防护门破坏后剩余冲击波传播规律的试验

现代精确打击条件下坑道中的防护门面临被直接破坏的威胁.为了获得防护门破坏后剩余冲击波的传播规律,共进行了4次模型坑道中防护门堵口爆炸破坏试验.钢筋混凝土模型坑道截面积为0.67 m2,TNT炸药的装药量范围为1.0～4.6 kg.钢筋混凝土防护门厚度为8 cm,配筋率0.2%,混凝土等级C30.用坑道侧墙上的压力传感器记录了防护门破坏后剩余冲击波的波形,分析了剩余冲击波在坑道中的传播规律.研究成果可供工程设计参考.     

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.      

装药位置对坑道中冲击波传播规律的影响

为了弄清装药位置及形状对坑道中冲击波传播规律的影响,基于Hopkinson比例定律,用LS—DYNA动力有限元软件较为系统地研究了不同装药位置和装药形状情况下,坑道中冲击波峰值压力的传播规律,计算结果与其他经验方法的预测结果进行了比较．研究表明,在爆炸近区,装药位置及形状对预测结果均有明显影响;随着传播距离的增加,装药位置的影响越来越小,而装药形状的影响却变得突出．研究结果可供类似问题的研究及防护门的设计参考．     

煤矿巷道爆炸冲击过程障碍物影响研究

为揭示煤矿巷道爆炸冲击压力传播规律降低经济损失和人员伤亡,本文对典型巷道爆炸过程中障碍物对压力冲击波传播影响规律进行了三维有限元分析。结果表明:距离爆炸中心较近的点,压力在短时间内迅速升高,然后由于冲击波吸收和向开口端的传播,压力迅速下降,下降速率小于升高速率;障碍物的存在,提高了冲击压力峰值,距离爆炸中心越近,影响越显著,距离爆炸中心为10m时,障碍物存在使压力峰值升高为1.4MPa,约为没有障碍物时3倍;距离爆炸中心较近时,由于反射作用,存在二次冲击压力峰值,二次冲击压力具有较大的破坏作用。本研究对安全系统设计和冲击压力预测具有重要理论和实际意义。     

装药水下沉底爆炸压力场特性研究

对水下爆炸冲击波进行了概述,分析了影响冲击波传播的因素和球形装药中心起爆时出现驼峰的原因.利用AutoDyn软件对装药在自由场与沉底爆炸二种工况的压力场特性进行了数值模拟,计算中采用透射边界条件代替压力流出边界条件和提高能量守恒误差容许值的办法.仿真结果表明,装药自由场爆炸中,冲击波传播没有方向性;在装药沉底爆炸时,冲击波存在明显的水底反射效应,水底反射对药包上方范围起到增强作用,而对水底附近起削弱作用,当测点与水平夹角大于60°时,冲击波压力峰值增加到一个相对稳定值.     

含铝炸药水下爆炸特性研究

对1kg柱形某含铝炸药进行了水下5m的水池爆炸实验,并基于AUTODYN软件模拟了含铝炸药水下爆炸冲击波与气泡脉动规律,研究了非理想爆轰对冲击波与气泡特性的影响.模拟研究表明,Miller能量释放模型能够准确地反映含铝炸药的非理想爆轰过程,可准确模拟出冲击波后期压力值、气泡二次压力以及气泡的周期与半径,计算值与实验值具有较好的一致性.以此为基础研究了装药参数及起爆方式对近场冲击波压力峰值的影响,有限元模型、方法以及计算结果对相关研究和计算具有一定的参考价值.     

坑道截面形状对化爆冲击波传播规律的影响程度分析

为了弄清坑道截面形状对化爆冲击波传播规律的影响,采用LSDYNA动力有限元软件对不同形状坑道内化爆冲击波的传播过程进行数值模拟和对比分析.研究表明:采用合理的有限元模型可以有效地模拟坑道中化爆冲击波的传播过程;化爆冲击波在不同截面形状坑道内的衰减规律基本一致,但冲击波超压峰值有显著差异;圆形坑道内化爆冲击波超压峰值最低,是直墙圆拱形坑道内的60%左右,正方形坑道内超压峰值最高,是直墙圆拱形坑道内的300%左右;工程设计时,必须考虑坑道截面形状对冲击波的影响,宜尽量采用圆形坑道.     

3种钢筋混凝土抗爆结构防护性能研究

针对易燃易爆等危险化工品安全生产及储存的防护需求,设计了直线型、斜线型、折线型3种不同构型的新型端面重墙钢筋混凝土抗爆结构,代替了土地利用率低下的传统的防护土堤.基于自主开发的具有完全自主知识产权的高精度大规模仿真软件,以TNT炸药爆炸为例,对3种不同构型端面重墙结构的抗爆性能进行了全尺寸高精度数值仿真计算.结果表明新型端面重墙结构对冲击波具有有效的阻隔作用,冲击波超压峰值大幅度衰减,其中折线型端面重墙结构相较于直线型及斜线型结构具有更好的防护效果,对于新型钢筋混凝土抗爆结构的设计与建造具有重要指导意义.      

爆炸冲击作用下钢筋混凝土板的动态响应研究

为研究爆炸载荷下钢筋混凝土板的动态响应,基于量纲分析得到了球形装药质量、爆心距和钢筋混凝土靶板挠度之间的无量纲关系.利用有限元软件AUTODYN建立空气-炸药-钢筋混凝土板的三维数值模型,考虑炸药、空气和靶板之间的流固耦合相互作用,模拟结果和实验结果基本吻合.改变固支条件为四边固支,控制单一变量,分别得到装药质量和爆心距对靶板挠度的影响规律.结果表明,保持爆心距一定,当比例距离大于0.6 m/kg^1/3的情况下,即不考虑近场爆炸和接触爆炸,钢筋混凝土板中心挠度随装药质量增加近似呈线性递增趋势;而当改变爆心距时,挠度随爆心距的增加近似呈指数递减趋势.     

钢管高强混凝土柱的力学性能Ⅱ.长柱和偏压柱的力学性能

报导了钢管高强混凝土长柱和偏压柱力学性能试验的结果。研究表明，钢管高强混凝土长柱的承载能力和极限变形率随长细比Le／D的增大而下降。钢管高强混凝土偏压柱在相同的长细比下。随着偏心率的增加，试件的承载能力降低，纵向位移率降低。最后给出了钢管超高强混凝土长柱和偏压柱承载能力计算公式。     

空中和水下爆炸时钢筋混凝土板动态响应对比分析

 利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立钢筋混凝土板在不同介质中（空中和水下）爆炸的数值模型,在对比分析爆炸冲击波在空中和水下传播特性的基础上,研究了空中和水下爆炸冲击波对钢筋混凝土板动态响应及损伤程度的影响,并对比分析了不同炸药量及起爆距离对钢筋混凝土板在空中和水下爆炸时动态响应的影响规律。研究表明,在近爆区域内,爆炸冲击波在空中和水下的传播特性存在较大的差异：在空中的传播速度较水下快,并且冲击波压力在空中衰减较水下快;但水下爆炸冲击波压力峰值较空中爆炸大很多,对钢筋混凝土板的潜在破坏能力较强。两种介质中爆炸时钢筋混凝土板的破坏形态对比分析,发现无论是迎爆面还是背爆面,同等炸药量及起爆距离下水下爆炸时混凝土板损伤程度均较空中爆炸时大。     

基于等效单自由度方法非均布爆炸荷载作用下单向钢筋混凝土结构的动态剪切力分析

设计钢筋混凝土结构的一个重要考虑因素是当遭受爆炸荷载作用时,确保结构具有足够的荷载承载能力,因而分析不同爆炸载荷作用下结构的动态剪切力十分重要.基于一种介绍钢筋混凝土结构动态剪切力历史的静态模型,提出了一种有效公式计算剪切单自由度方法中单向钢筋混凝土结构在非均布爆炸载荷作用下的动态剪切力,该动态剪切力为动态抗力函数和动态荷载之间的关系,基于两个相互耦合的等效SDOF系统,并且考虑可靠的材料模型和连续模型,能够同时分析弯曲和剪切模式的动态响应.     

一种新型钢—混凝土组合结构的抗爆性能

为了提高防护结构的抗爆炸性能,提出了压型钢板一方钢管钢筋混凝土组合结构.运用ANSYS大型有限元软件,对这种新型的防护结构和普通钢筋混凝土结构在相同爆炸荷载下的响应进行了数值模拟和对比分析.研究结果表明:这种新型的防护结构能够降低结构变形,防止底部混凝土过早开裂,同时具有较高的强度储备,是一种比较理想的抗爆炸防护结构.     

精轧螺纹钢混凝土柱抗震性能理论与数值模拟

为了提出一种混凝土柱的抗震性能计算方法并研究精轧螺纹钢 (PSB) 混凝土柱的抗震性能,基于截面分割法理论,采用MATLAB软件开发了PSB筋材混凝土柱抗震性能计算程序。之后对9个PSB筋材混凝土方柱进行了低周反复荷载作用下的数值模拟。研究PSB筋材混凝土柱抗震性能随着PSB筋材配筋率、混凝土强度和轴压比改变时的变化规律。结果表明:提高PSB配筋率或混凝土强度时,承载力和耗能能力会随之提高;模型S1-1.29相较于S1-0.64承载力提高了37.6%,在5.0%位移角下的累积耗能提高了45.7%;模型S2-60相较于S2-40承载力提高了18.2%,在5.0%位移角下的累积耗能提高了13.8%;增大轴压比时,耗能能力提高,峰值荷载变化不大,峰值荷载对应的位移角减小;轴压比较大时,模型在达到峰值荷载后的水平承载力退化速度加快。     

盾构穿过矿山法隧道的管片特性现场试验研究

以深圳市地铁某区间隧道为背景工程,针对矿山法+盾构法的复合施工法中二衬管片受力特性进行现场试验,埋设混凝土应变计、土压力盒和钢筋轴力计等仪器,监测并分析混凝土管片环缝接触面纵向应变、土压力以及钢筋轴力的变化规律.结果表明：监测量随时间的变化可分为2个阶段,整体预压力基本满足要求;混凝土管片环缝接触面纵向应变和土压力沿环向的分布极不均匀,壁后压浆能够改善管片的受力和控制上浮;实测管片钢筋的轴力远小于其设计值,应优化其配筋设计;需对环间螺栓进行多次有序复紧,对管片进行多次壁后补压浆.