爆炸成型弹丸侵彻钢靶的ALE算法

采用LS-DYNA3D有限元计算软件中ALE算法描述对爆炸成型弹丸成型过程以及对45^#钢靶板的侵彻过程进行了数值模拟和分析。在模拟过程中考虑了空气的存在,计算模型同实际基本相符。通过模拟,证明了ALE算法综合了纯Langrange和纯Euler法的优点,为研究爆炸成型弹丸侵彻问题提供了一个新的研究方法。     

基于SPH 方法与ALE 方法的圆盘水漂对比研究

采用有限元软件包ANSYS/LS-DYNA,针对圆盘击水的过程进行数值模拟分析。在研究中分别采用基于光滑粒子流体力学的方法和基于有限体积法的ALE法的两套方案计算,并分别对比计算了圆盘成功击水的相应的临界角度以及自转的影响。并将两套方案与试验结果作对比,从而得出一些具有工程参考价值的图表曲线。     

砂土地基触地爆炸的SPH-FEM耦合分析方法

针对砂土地基触地爆炸问题,在LS-DYNA框架内建立了有限元法和光滑质点流体动力学法相耦合的数值分析方法SPH-FEM。该耦合法结合了FEM的高计算效率和SPH在处理土体爆炸大变形方面的优势,通过精确捕捉SPH粒子的运动,可以直观再现爆坑形态的发展全过程,适合描述爆炸大变形问题。数值结果显示,爆炸波在近区表现的强间断冲击波,是造成土体流动大变形的重要因素; 土体参数在正常范围的浮动对爆坑尺寸具有一定影响,在设计应用时应予以考虑。利用SPH-FEM耦合法计算得到的爆坑形态和尺寸与ConWep程序经验数据基本一致,验证了SPH-FEM耦合法在分析触地爆炸问题中的正确性。     

一种改进的多介质ALE动量重映算法

传统多介质任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法在解决强间断、大变形等问题时,采用现有的重分重映算法进行计算会出现耗散现象.在计算过程中,为保证计算结果的可靠性并提高算法的鲁棒性,往往需要多次的重分重映计算,导致耗散现象更加严重,甚至出现非物理的计算结果.通过对传统重映算法进行测试和分析研究,发现了重映过程中数值耗散的产生机理,并对传统重映算法进行了改进,使得其在满足质量守恒、动量守恒和能量守恒的基础上,更好地还原重分重映前的物理场空间分布,从而提高了重映算法的计算精度和计算结果的可靠性,有效解决流体力学中强间断、高密度比、高压力比和强冲击等问题.     

水下爆炸近场载荷的试验与数值模拟

借助于小药量水下爆炸试验及数值模拟研究了水下爆炸近场载荷及其运动特性。试验在爆炸水箱中进行,采用同时分幅扫描超高速光电系统拍摄炸药爆炸后视场600 mm×600 mm以内的冲击波及爆轰产物演化过程。使用LS-DYNA软件的ALE方法计算了水下爆炸近场冲击波、爆轰产物气体运动特性,以及冲击波峰值压力和爆轰产物气体与水介质边界压力变化特性,数值模拟结果与试验结果有很好的近似。在试验和数值模拟基础上,提出了适用于水下爆炸近场的冲击波运动、峰值压力的变化规律,并建立了爆轰产物气体初期膨胀运动规律及压力变化。     

水下爆炸冲击过程三维数值模拟

为研究无限域和近水面水下爆炸冲击波压力特点以及近水面的物理特性,基于多物质ALE方法,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对无限域和近水面水下爆炸进行了三维数值模拟,再现了爆轰产物、水以及空气多物质介质间的相互作用过程。分析发现,在爆深不变的情况下,随着测深的减小,自由面对冲击波的影响主要体现在减小入射冲击波波形脉宽和削弱冲击波峰值压力上;相同当量炸药在自由面产生的水柱,其上升的速度随着爆深的减小而逐渐增大。定性地分析了近水面水下爆炸的密度分布情况,以及不同爆深情况下自由面水柱的形成过程。通过数值模拟研究了冲击波压力值的特性,并与经验值进行了对比,验证了计算模型具有较好的计算精度,同时三维再现了水下爆炸的复杂物理现象。     

含沙铝热剂对受爆炸作用有毒物质的SHS固化

为了固化在爆炸作用下飞散的有毒物质,采用了在含有有毒物质的爆炸装置周围铺设含沙铝热剂粉末而实现自蔓延高温合成(SHS)固化的方法,进行了含沙铝热剂粉末对爆炸驱动的有毒物质封闭固化的原理分析和模拟实验、固化体中有毒物质浸出率的模拟实验等.结果表明,含沙铝热剂粉末可以有效封闭和固化有毒物质;固化体中示踪元素锶、铒、铈的浸出率为10-7～10-9 g·cm-2·d-1量级;X射线衍射分析、扫描电镜观察发现,固化体中含有示踪元素锶、铒、铈的硅酸盐晶体,晶体周围分布着大量玻璃体.     

可压缩多介质流动的整体ALE方法(GALE)

结合传统ALE方法和欧拉方法的优点,提出了整体ALE计算(GALE)的构想,通过整体重分重映使得ALE计算不再受限于物质界面的变形.当界面变形不大时,网格线与界面重合,以拉氏模式清晰地追踪物质界面;当界面有较大变形时,引入混合网格,采用欧拉方法捕捉界面.应用整体ALE方法数值模拟了气液激波管和分层Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性问题,取得了与理论解较为吻合的结果.     

弹丸在多层复合介质中的爆炸破坏效应研究

根据实验得到的运动弹丸在多层复合介质中不同深度爆炸时产生的弹坑形状、体积及破坏面积，对破坏效应进行了理论分析，建立了弹丸在多层复合介质中的爆炸破坏分区；考虑主要影响破坏效果因素条件下应用量纲分析方法，并结合实验数据得到了破坏参数与比炸深的无量纲关系式和关系曲线，由这些曲线能够方便地查找所需最佳破坏效果对应的比炸深，在相同条件下，该结果可推广到类似目标的爆炸破坏效应分析。     

多管藻中酚类物质的初步研究

对产于青岛近海的两种多管藻,经提取分离后,用Ｕｙ、ＩＲ、ＧＣ－ＭＳ方法测定,可以肯定他们含有溴代酚类的物质,含量大约在１０００～２０００ｇ／ｇ（干藻）,定量分析方法尚有待完善。     

弹丸爆炸过程的数值模拟

本文运用ANSYS／LS—DYNA非线性显式动力学有限元程序,对弹丸的爆炸过程进行了数值模拟,通过模拟可以清楚地看到弹丸的爆炸过程。本文选取了五个典型单元进行应力和速度分析,结果表明,弹丸中部破片的速度比头部和底部破片的速度大,弹体中部应力变化较均匀,有利于形成均匀的破片,弹体底部易形成大块的破片,与实弹爆炸结果较一致。     

用模拟技术研究材料压缩试验方法

采用LS－DYNA3D非线性动力学有限元分析程序对新材料压缩试验方法进行了计算机模拟，提出了一些改进的实验方法，论证了这种方法的可靠性和可行性。     

单向应力状态下薄壁管材连续矫直压弯量模型

针对目前薄壁管材在连续矫直过程中仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定的现状,在构建压弯量计算简化力学模型的基础上,对单向应力状态下弹性区、弹塑性区管材横截面弯矩进行解析,应用莫尔积分建立了矫直辊压弯量数学模型.应用LS-DYNA对薄壁管材的连续矫直过程进行动态仿真,验证了模型的正确性,通过对典型管材数据的计算绘制了压弯量曲线,定性分析了各工艺参数对压弯量的影响,为现场压弯量的调整提供理论依据.     

强震下砌体结构倒塌过程预测及其合理性分析

为了使用计算机仿真技术对一些因条件限制而不能完成的工作进行试验模拟、灾害预测、结构性能评估等,利用显示动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟某2层带构造柱的砌体结构振动台试验模型倒塌的过程,同时,通过模态和动力时程分析对结构的周期、振型、加速度、应力应变及位移等进行了分析,并和振动台试验结果进行了对比。结果显示,采用合适的材料模型和失效准则,ANSYS/LS-DYNA能很好地模拟倒塌过程,动力时程分析的结果和试验吻合,验证了上述倒塌过程模拟的合理性,体现了数值振动台的作用。     

不同TBM支撑结构形式下的围岩稳定性分析

针对TBM典型的X型支撑与水平支撑各自结构特点,考虑了II类和V类两种典型围岩情况,建立了基于LS-DYNA平台的两种支撑结构-围岩的接触失效仿真模型,分析了两种支撑结构与两类围岩不同接触面积下的相互作用过程.结果表明:在稳定性较好的II类围岩下,水平支撑仅能在接触面积为100%情况下保持围岩稳定;在稳定性较差的V类围岩下,无论水平支撑与围岩接触面积为多少,岩石均极易发生坍塌现象;对于X型支撑,无论针对II类围岩还是V类围岩,围岩都能保持较好的稳定性.分析结果将为今后全断面掘进机支撑结构选型设计提供一定的理论依据.     

考虑变位系数的直齿轮啮合特性分析

使用有限元方法研究直齿轮传动的啮合特性.基于APDL建立变位直齿轮副参数化有限元模型,采用显式动力学分析软件LS-DYNA对齿轮副啮合过程进行数值仿真,得到齿轮啮合产生的动态接触力以及动态传递误差,研究了齿轮变位系数对于齿轮啮合特性的影响,将动态传递误差与静态传递误差进行对比,分析了二者产生差异的原因.研究表明不同变位系数下,啮合频率都是主要的频率成分,其他频率成分的幅值受到变位系数的影响,接近固有频率的倍频幅值较大.静态传递误差与动态传递误差在时域和频域上都存在较大区别.     

钢筋混凝土中爆破漏斗特征尺寸研究

根据内爆炸荷载的基本特点,利用损伤理论建立了内爆荷载作用下钢筋混凝土中爆破漏斗的特征尺寸模型;从理论上得出了钢筋混凝土中可形成爆破漏斗的最小爆破作用指数,进行了钢筋混凝土内爆实验,证明了建立的模型是可行的,求解的最小爆破作用指数是正确的.     

基于XFEM的切槽炮孔定向断裂爆破数值模拟

 应用ABAQUS 扩展有限元（XFEM）模拟了切槽炮孔定向断裂爆破时爆生裂纹沿切槽方向和非切槽方向的起裂、扩展和止裂。结果表明：切槽方向爆生裂纹的起裂时间比非切槽方向早10 μs;裂纹扩展速度较非切槽方向具有明显的阶段性,可分为加速扩展、失稳扩展和减速扩展3 个阶段;裂纹的止裂时间比非切槽方向晚60 μs。在裂纹扩展阶段,切槽方向在失稳扩展阶段爆生裂纹的平均速度为1343 m/s,非切槽方向爆生裂纹的平均速度为600 m/s,仅为切槽方向爆生裂纹平均速度的44%,说明切槽有利于爆炸能量释放,增加爆生裂纹的扩展速度。切槽方向和非切槽方向爆生裂纹扩展的平均距离分别为124 mm 和45 mm,说明切槽对爆生裂纹的扩展有明显的导向作用。XFEM 能够正确模拟切槽爆破爆生裂纹的扩展,具有广阔的应用前景。     

低透气性煤层长钻孔爆破增透技术

为改善高瓦斯低透气性煤层的瓦斯抽放效果,提高煤层瓦斯渗透性,以新安煤矿八号煤层为例,应用长钻孔爆破技术对煤层进行松动控制爆破,运用ANSYS/LS-DYNA软件模拟控制孔对煤岩裂隙区的影响过程。结果表明：合理布置控制孔可以增加裂隙区的范围,提高松动爆破的卸压和瓦斯排放效果。当不耦合系数为1.5、控制孔距爆破孔2 m时,裂隙区的范围约为爆破孔径的25倍。     

基于概率LS-SVM 的多标签非均衡样本分类算法

针对多标签分类问题,提出了一种面向样本不均衡及类属不确定性的多标签分类算法。首先,结合“一对一”分解策略和贝叶斯理论,将多标签数据集分解为单标签数据子集,并利用Parzen窗方法估计子集样本后验概率,对类标签进行了基于概率的不确定性表示。然后,在融合概率类标签和LS-SVM模型的基础上,利用样本差异信息来调节惩罚参数值,建立了考虑样本不均衡的概率LS-SVM子分类器模型。依据正态分布的3σ原理,设计了子分类器决策阈值确定方法。最后,结合实例对算法进行了性能分析,结果证明了新算法的合理性和有效性。