爆炸载荷下扁平绕带式高压容器动力响应的数值模拟

采用大型非线性有限元程序LS-DYNA对缠绕角度为20°的多层扁平绕带式压力容器在承受内部中心爆炸冲击载荷下的动力响应进行了数值模拟分析。作为比较,对相同尺寸的单层圆柱爆炸容器也作了相应的模拟。计算结果表明:中心爆炸加载下,多层扁平绕带式压力容器的最大变形和最大应力都出现在爆心截面处,多层扁平绕带式压力容器的变形大于相同尺寸单层圆柱爆炸容器在同一位置的变形;钢带带长方向为拉应变,带宽方向为压应变。     

扁平绕带式压力容器的抗爆特性实验研究

通过实验研究可知,扁平绕带式压力容器能够吸收较多的能量,具有较大的变形能力;爆破时,对环境造成的危害较小,不会造成大面积的、立体性的破坏。表明扁平绕带式压力容器在爆炸冲击载荷作用下具有良好的抗爆特性。     

扁平绕带式和整体包扎式容器的综合对比

与单层容器相比,多层容器在安全性和经济性方面有显著优势。扁平绕带式和整体包扎式容器是两种无深环焊缝的多层高压容器。文中从材料、安全性、经济性及端部结构方面,对两种容器作了综合对比分析。     

新一代钢铁材料扁平绕带式压力容器初探

扁平绕带式压力容器筒体绕层采用薄钢带倾角错绕,在应用新一代钢铁材料上具有独特竞争优势．采用新一代钢铁材料钢带绕制扁平绕带式压力容器,可使简体壁厚降低约40％,制造成本进一步降低．同时提出了新一代钢铁材料扁平绕带式压力容器研究中有待解决的几个问题,对其它高强度新钢种在大型压力容器上的应用亦有一定的借鉴作用．     

舱室在爆炸冲击载荷作用下的结构毁伤研究

为了研究舰船舱室在反舰导弹作用下的毁伤效果,模拟典型舱室进行数值仿真。分析了爆轰波和冲击波的破坏模式,研究了在爆炸冲击载荷作用下的舱室响应过程;同时结合材料失效原理,给出破坏准则。数值模拟结果表明:舱室是封闭空间,弹药爆炸产生的爆轰波和冲击波在舱壁面上多次反射;由于角隅部位汇聚冲击波而受到的超压作用要大于舱室壁面,所以破坏的部位首先出现在甲板中心到与围壁之间的角隅部位。舱室的主要破坏模式是沿着角隅部位开裂,最终舱室发生解体。通过模拟不同厚度的舱室结构可知,装药量一定时,舱壁越厚舱室抗爆能力越强。     

一种球形爆炸容器的设计

以现行的压力容器国家和行业标准为依据，结合爆炸载荷瞬间作用的特殊性，运用动力系数法，考虑焊接系数的影响，设计了球形壳体爆炸容器。结果证明该容器设计较合理，工作安全可靠。     

设备缓冲平台在水下爆炸载荷作用下冲击响应分析

 在水下爆炸舰船抗冲击试验中,缓冲平台是设备冲击防护的有效工具。为检测缓冲平台在爆炸载荷下的缓冲特性,用小型浮动冲击平台作为试验冲击载体,对缓冲平台和平台上设备的基础输入进行测量,并采用冲击谱分析方法进行处理分析,得到了缓冲平台冲击响应特性。试验分析结果表明,缓冲平台采用不同的阻尼比对平台设备冲击响应的影响较大;当设备的自身质量较大时,平台上设备响应谱会出现明显的谱跌现象;在设备抗冲击防护设计时,应当考虑设备质量及固有频率对冲击谱的影响,这样有利于减小设备抗冲击防护设计难度。     

水下爆炸载荷作用下舰用齿轮箱强度极限数值仿真研究

考虑到设备冲击极限载荷作为舰艇抗水下爆炸冲击设计与评估的重要基础,为了获取舰用设备冲击极限载荷特性,建立了某舰用齿轮箱的有限元模型,采用容许应力法分析了该设备的冲击极限载荷特性.结果表明,容许应力法是一种直接、有效获取舰用设备冲击极限载荷的计算方法,舰用齿轮箱的冲击极限载荷与输入载荷的加速度峰值和脉宽相关.     

钛在爆炸复合冲击载荷下的绝热剪切现象

研究了在爆炸复合冲击载荷下工业纯钛和低碳钢（ＴＡ２／Ａ３）爆炸复合界面层附近ＴＡ２侧出现的绝热剪切带（ＡＳＢ）内的显微组织，表明其ＡＳＢ内具有等轴微晶组织特征并未发现微裂纹，ＡＳＢ内的显微硬度比附近基体略高，对仅在ＴＡ２侧产生ＡＳＢ，而在Ａ３侧从未观察到．这一现象从材料－力学－热学上进行了综合分析讨论．结果表明：应变丰和应变都影响绝热剪切过程；在爆炸复合冲击载荷这一近似绝热条件下，材料本身的物理性能（如比定容热容ｃｖ，密度ｐ等）、刀学性能（如导热系数ｋ）都影响ＡＳＢ产生的倾向性．     

水下爆炸冲击载荷下液气缓冲器抗冲特性分析

概述了新型液气缓冲器的基本结构和运动过程. 基于动力学基本理论,建立了该缓冲器冲击输入与经缓冲后的冲击输出两者之间的数学模型. 通过Matlab数值仿真计算,研究了气室高度、油腔截面面积、伸进阻尼孔面积、伸张阻尼孔面积等参数对该型缓冲器抗冲击性能的影响,得出了各参数对抗冲击特性的影响规律.     

缠绕式容器的疲劳分析与实验研究

本文研究了缠绕层对内筒含穿透裂纹的容器疲劳扩展速率的影响。结果表明：即使在等壁厚、等裂纹长度、等应力的条件下，内筒含穿透裂纹的缠绕式容器的裂纹扩展速率也明显小于单层容器的裂纹扩展速率，缠绕层数越多，上述作用越显著。本文还得出了缠绕式容器的鼓胀系数计算式。揭示了：压力容器或高压管道只要适当缠绕几层扁平钢带，其疲劳、断裂性能就可较显著地得到改善。     

钢制压力容器非线性稳定分析

为确定短圆筒钢制压力容器的稳定性能和临界荷载,对5米长的钢制压力容器开展了有限元特征值屈曲分析,获得屈曲临界荷载。在此基础上,采用弧长法对压力容器进行了非线性失稳分析,考虑了几何和材料双重非线性的影响,得到了压力容器结构整体稳定的全过程荷载-位移曲线以及单元的应力分布图。应用两倍弹性斜率法和双切线交点法求得临界荷载,与理论计算结果相比稍高,可以看出理论公式计算结果是偏于安全的。最后提出了短圆筒压力容器抗失稳的四点措施。     

浅层水中爆炸直达波压力峰值计算方法探讨

探讨了浅层水中爆炸直达波压力峰值的计算方法。通过理论研讨，提出了浅层水中直达波压力峰值相对无限场中下降的临界时刻。临界时刻之后直达波压力峰值降低的程度用下降系数描述，应用相似理论推导出了该系数随试验设置参数变化的公式模型，用该系数修正库尔压力公式，得出了浅层水中爆炸直达波压力峰值的计算公式。对试验数据进行回归，得到了试验条件下公式模型中各参数的取值范围。计算值与实测值的比较表明，该公式具有一定的精度。     

内爆条件下建筑物等效载荷研究

为简化建筑物抗内爆设计与评估过程,采用流体动力学计算方法,研究了封闭房间中心内爆条件下建筑构件表面的超压载荷分布特性;并考虑泄爆面积对超压载荷特性的影响,将内爆载荷等效为构件表面的双三角均布脉冲载荷,提出了等效载荷的近似计算方法.根据量纲分析以及典型房间在不同TNT当量内爆条件下的数值计算,得到了典型房间中心内爆炸等效载荷的经验公式.通过与内爆工况下结构动力响应计算结果的比较验证了该方法的有效性.      

非均匀堆载作用下圆形基坑主动土压力分析

基于轴对称情况下土体的极限平衡理论,将圆形基坑主动土压力的滑移线解推广到非均匀堆载情况.通过分析得出基坑半径和土体参数对基坑主动土压力的影响规律,并发现与朗肯土压力理论一致.比较了非均匀和均匀堆载作用下的滑移线场和相应的土压力分布,发现基坑周围不同位置的堆载大小只影响基坑侧壁某部分深度范围内的土压力分布.因此,可根据基坑周围堆载的分布形式,定性估计得到基坑侧壁的土压力分布.     

某框架在侧向荷载作用下的裂缝检测及分析

对两栋现浇钢筋混凝土框架结构进行了侧向荷载作用下的裂缝开展状况调查与原因分析,通过实际工程检测发现,裂缝多出现在柱头和柱脚,而梁端裂缝甚少。该现象表明,现有结构设计方法得到的框架结构,在侧向荷载作用下,柱端塑性铰比梁端塑性铰更易于出现。由于现浇楼板的存在对框架梁端的实际抗弯能力起了不可忽略的参与作用,故在结构设计过程中应适当考虑其作用。     

方钢管橡胶混凝土短柱的轴压力学性能试验

为了研究钢管橡胶混凝土柱的轴压力学性能,对8个方钢管橡胶混凝土短柱进行轴压试验;探讨橡胶粉体积取代率和橡胶粉粒径对其力学性能的影响,给出了方钢管橡胶混凝土轴压承载力计算公式.结果表明:随着橡胶粉体积取代率的增加,方钢管橡胶混凝土极限承载力和刚度均有下降的趋势;随着橡胶粉粒径的增大,方钢管橡胶混凝土极限承载力和刚度也有所下降;由本文给出的轴压承载力计算公式所得到的计算结果与试验结果总体上较为吻合,可用来预测方钢管橡胶混凝土的截面强度.     

敷设声学覆盖层结构在水下爆炸作用下的流固耦合分析

为解决水下冲击波作用下带声学覆盖层结构的动响应问题,提出了敷设声学覆盖层结构遇水下非接触爆炸冲击波的流固耦合分析方法.冲击早期高频作用段采用声学波动理论,以冲击波在水、覆盖层、钢板中的传播过程为研究对象,利用冲量等效修正冲击早期Taylor板模型反射系数;冲击波早期高频段过后,覆盖层的影响主要体现在其质量效应上,将覆盖层质量加载在其对应的结构有限元结点上,并结合二阶DAA,给出流固耦合计算方法,分析结构动响应,该方法大大缩减了有限元计算规模.最后实施了敷设去耦瓦加筋圆柱壳水下爆炸试验,其加速度峰值与试验偏差在20%以内,速度峰值偏差在10%以内,应变峰值偏差在15%以内,充分验证了计算方法.