SFRC侵彻深度实用计算方法

SFRC的抗侵彻性能目前研究较少,尚无侵彻深度计算的有效公式. 本文开展了SFRC试件的准静态和动态单轴压缩试验,分析了钢纤维的增韧效应,指出韧度是影响SFRC侵彻深度的主要因素. 以钢纤维的掺入量ρ_f及其长径比l_f/d_f之积表征韧度,通过量纲分析给出了计入韧度影响的SFRC侵彻公式,并进行SFRC靶标实弹试验标定了公式的系数,得到SFRC侵彻深度计算的实用工程算法.     

灰色系统理论在混凝土侵彻深度计算中的应用

根据灰色关联分析原理,将影响侵彻深度的众多因素组成比较数列,将实际参数组成参考数列,由灰色优化理论得出选择侵彻深度计算公式的一般方法。经算例验证,这种方法的决策结果与实验结果相一致,侵彻深度计算误差小于5%,在工程中是可行的。     

弹体侵彻混凝土侧壁摩擦阻力研究

基于混凝土材料的动态球形空腔膨胀理论,建立了头部和侧壁分别具有不同摩擦系数的动能弹侵彻阻力模型,探讨了侧壁摩擦阻力对侵彻深度、过载曲线的影响以及不同初速度下侵彻阻力的构成.结果显示:对于CRH为3、长径比为7的卵形弹体侵彻45MPa混凝土,当弹体初速度介于800～1 300m/s时,忽略侧壁摩擦将会给侵深带来至少10%的误差;在侵彻过程中,侧壁阻力在总阻力中的比例一直在增大,侵彻结束瞬间达到最大;同时,在此速度范围内,侵彻阻力中的靶体惯性项不可忽略;当弹体初速度低于400m/s时,摩擦阻力和靶体惯性阻力对侵深的影响均可忽略.     

弹体对岩石的侵彻深度

采用统一强度理论作为岩石的破坏准则,基于动态空腔膨胀理论研究了弹体侵彻岩石靶时所受的阻力,以及刚性弹体对岩石的侵彻深度,并分析了破坏准则、弹头形状、摩擦系数等因素对侵彻深度的影响,与试验资料进行了比较。结果表明,当弹体初始速度低于1200m·s-1时,采用双剪强度理论的计算结果与试验资料符合较好,该模型是合理的,可作为相关问题研究的参考。     

弹丸侵彻钢纤维混凝土数值模拟

为了对弹丸侵彻钢纤维混凝土问题进行数值模拟研究,在有限元计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型以描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,弹丸作为刚体处理.侵彻深度计算结果与在φ14.5 mm弹道炮上所获得的试验结果相吻合,并很好地模拟了在侵彻过程中钢纤维混凝土靶的成坑、层裂现象.在此基础上分析了钢纤维混凝土这种新型复合材料抗侵彻性能的影响因素.计算结果表明,HJC本构模型用来描述钢纤维混凝土的侵彻问题是可行和有效的.     

混凝土碳化深度的人工神经网络分析与预测

基于水灰比、碳化龄期、相对湿度以及抗压强度对混凝土碳化深度影响的试验研究成果,利用BP网络和RBF网络按内推与外推两种方式,对混凝土碳化深度进行分析与预测.通过两种网络的分析与预测性能比较,建议优先采用RBF网络进行内推预测,对于外推预测则只能采用BP网络.     

弹体侵彻钢筋混凝土靶开坑深度研究

研究弹体侵彻靶板的开坑深度,有助于提升侵深和过载的计算精度.首先,通过总结对比现有的开坑深度模型以及试验数据的回归分析,建立了考虑弹体质量和初速度的开坑深度模型.然后,以此为基础给出了弹体侵彻钢筋混凝土靶开坑深度的计算方法.最后,结合作者早前建立的钢筋混凝土动态球形空腔膨胀理论,利用文献试验数据对开坑深度模型进行了应用对比分析.本文模型考虑了弹体质量、初速度以及首层钢筋网埋设深度等因素的影响,可用于分析不同质量、不同初速度弹体侵彻钢筋混凝土靶的开坑深度.      

椭圆截面弹体侵彻混凝土阻力特性研究

为研究椭圆截面异构型弹体侵彻混凝土过程中的弹体头部受力特性,开展圆形及等截面积不同长短轴之比的椭圆截面弹体侵彻混凝土过程数值模拟计算,对不同弹体侵彻过程中头部表面所受法向应力与法向速度关系进行了分析.获得了不同长短轴之比情况下的椭圆截面弹体头部表面所受法向应力与法向侵彻速度、单元所在位置角度之间的关系表达式,并进一步得到了椭圆截面弹体侵深计算公式.结果表明:与等截面积的圆形截面弹体相比,在相同法向速度情况下,椭圆截面弹体表面所受法向应力大小随着头部表面单元位置到椭圆中心距离的增大而增大;在侵彻速度相同时,弹体侵深随着截面长短轴之比的增大而增大.      

弹体侵彻混凝土的三维数值模拟研究

随着技术的发展,弹体侵彻速度已经由低速侵彻(侵彻速度<900 m/s)向高速侵彻(1 200 m/s<侵彻速度<1 700 m/s)发展. 这将导致弹体的侵彻性能发生本质性变化,严重影响弹体在混凝土中的运动轨迹,甚至会导致弹体的破坏与失效. 侵彻过程中弹体所受到的压力极高,并且会产生大变形,对该过程进行全物理场的数值模拟需要处理大变形、多物质界面以及各类强间断的问题. 针对三维冲击问题数值模拟的困难,课题组设计了三维爆炸与冲击问题高性能仿真软件(Explosion-3D). 采用该软件对弹体高速侵彻混凝土进行数值模拟研究,弹体材料选用普通的45#钢,研究其在高速侵彻下的弹体形状的变化情况,采用对混合网格的处理来描述弹体的磨损. 数值模拟结果表明,对于45#钢这类普通材料,当其高速(1 400 m/s)侵彻混凝土时,弹体头部将出现严重变化且侵彻深度急剧下降.     

素混凝土及钢纤维混凝土在弹体侵彻作用下的三维数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对素混凝土以及钢纤维体积含量为3.0%的钢纤维增强混凝土靶板抗侵彻问题进行了数值模拟.在三维有限元计算模型中引入了JHC(Johnson_Holmquist_Concrete)累积损伤材料模型以描述钢纤维混凝土的破坏效应,弹丸采用Johnson_Cook材料模型.弹丸贯穿靶板后剩余速度的计算结果与在直径为37mm滑膛炮上所获得的实验结果误差在5%以内,同时很好地模拟了两种混凝土靶板的成坑和破坏现象.计算结果表明,用JHC模型来描述混凝土的抗侵彻问题是可行的.     

混凝土三轴循环本构关系的神经网络模拟

利用BP神经网络的模拟能力代替传统的力学方法，对混凝土材料的循环本构关系进行了模拟研究．首先回顾了此类模型的研究进展和构造方法。然后直接从试验数据出发，建立了混凝土三轴受压循环比例加栽条件下的本构模型．试验结果和模拟结果的比较说明，该模型具有较高的精度和良好的泛化能力．本研究结果进一步说明神经网络模型适合于描述多影响因素的非线性复杂因果规律，为研究材料本构特性提供了一条新的途径．     

混凝土冻融损伤特性的神经网络研究

根据连续介质损伤力学理论,将混凝土的冻融损伤定义为抗压强度的劣化;研究在经历不同冻融循环次数后混凝土损伤的演化规律．首次运用RBF神经网络的理论和方法,建立了混凝土在不同冻融循环次数作用下抗压强度劣化的神经网络模型,对混凝土冻融损伤特性进行了研究．本文的工作为复杂应力状态下经受冻融循环作用的普通混凝土的损伤特性提供了一个崭新的研究途径．     

粉煤灰高性能混凝土的非线性神经网络方法预测

由于废渣高性能混凝土的原料产地多、质量波动大,影响因素复杂,甚至存在诸多因素的交互作用,目前尚难用传统的统计或回归分析方法加以精确描述,本文引入非线性人工神经网络处理技术,利用已有的混凝土配合比（输入）及实测性能指标（输出）等试验数据来训练网络,建立混凝土输入-输出模式非线性映射关系,构造混凝土性能（主要是强度）模型,进一步提升混凝土某些性能的预测精度。     

人工神经网络与劲性混凝土柱截面设计

针对土木工程采用图表进行结构设计的不足,在劲性混凝土柱截面受力理论计算的基础上,综合考虑影响截面性能的主要因素,确定劲性混凝土柱截面设计的人工神经网络模型,该模型具有两个隐含层,分别具有４,９个隐含节点,优化了学习参数,用该模型对不贩样本集合分别进行学习与设计,设计结果与试件实际参数吻合良好,表明应用人工神经网络进行劲性混凝土柱截面设计不仅可行,而且精度较高。     

浸入式倾斜侧吹气体在熔池中的穿透行为

利用摄像法对气体在液态金属中的穿透深度进行了实验研究，在实验基础上，通过量纲分析，分别得出气体无量的水平和垂直穿透深度的经验表达式，结果表明，当修正弗劳德数和喷嘴倾角一定时，随着喷嘴直径的增大，气体水平和垂直穿透深度增大，当喷嘴直径和喷嘴倾角一定时，气体水平和垂直穿透深度均随着修正弗劳德数的增加而增大。     

半穿甲战斗部的侵彻深度计算方法

从经验公式、理论分析和数值模拟角度探讨了半穿甲战斗部的侵彻深度计算方法.给出了6种常用的侵彻深度计算经验公式,推导得到了基于空腔膨胀理论的理论计算式,应用LS-DYNA3D三维有限元动力分析软件,建立了三维有限元数值模拟模型,并应用以上各方法对半穿甲战斗部侵彻混凝土目标的侵彻深度进行了计算和对比,分析了不同经验公式、数值模拟及理论计算结果之间的差异.     

大坝基础渗流量预测的交替学习人工神经网络方法研究

人工神经网络通过神经元之间的相互作用来完成整个网络的信息处理，具有高度非线性、自适应、自学习等一系列优点，广泛应用于物理量的预测预报中。为此提出并建立了基于交替学习迭代算法的人工神经网络模型，结合清江隔河岩水电站的实际，研究了这种模型在大坝基础渗流量预测中的应用，其预报精度较高，可望推广应用到大坝安全监控中去。