模拟冲击破碎的MCA方法

可移动元胞自动机法（MCA）是继有限元法和边界单元法之后发展起来的一种新的建立在非连续介质力学基础上的离散数值计算方法。文章介绍了MCA方法的理论基础，并利用MCA模拟软件对冲击载荷作用下脆性块体材料的破坏进行了二维数值模拟，得到了材料的破坏变形过程、温度场、速度场和应力应变关系曲线。数值模拟结果与实际吻合较好，说明该计算方法可以有效地计算和模拟冲击破坏问题。     

新型索网与钢管结构抗冲击性能数值模拟与实验

针对泥石流块石灾害频繁发生,提出了一种新型索网与钢管结构.通过固体球形块石冲击实验研究了该结构的冲击动力响应,对实验进行数值模拟,对比模拟与实际测试结果.通过数值模拟方法对结构进行参数分析,得到结构的破坏模式.结果表明,结构有3种破坏模式,冲击物的质量、冲击物的速度和冲击高度影响结构的抗冲击性能.     

爆炸载荷对水泥试样损伤破坏规律研究

从实验和数值模拟两方面对爆炸载荷对水泥试样的损伤破坏进行了研究。首先，在水中利用爆炸产生的爆炸冲击波对水泥试样进行损伤破坏，模拟“层内爆炸”采油技术中激波使岩石损伤开裂的现象；然后，利用波动力学理论，对激波在实验条件下对水泥试样的损伤破坏进行了数值模拟。结果表明，在冲击载荷作用下，水泥试样的损伤破坏可分为压实破坏、压实损伤、拉伸损伤、拉伸破坏4个区域，在压实损伤区水泥试样也具有较好的渗透性。数值模拟可以用来确定各种裂纹形成的应力条件，并可通过预制剖面上的裂纹分布来预测水泥试样内部裂纹分布的基本规律。     

基于DEM的两层结构夹层玻璃冲击破坏特性研究

使用自主开发的三维离散元方法(DEM)仿真分析软件,研究了普通夹层玻璃和两层结构夹层玻璃的冲击破坏特性.假定基本等厚的普通夹层玻璃板和两层结构夹层玻璃板均被四周固定,一高速刚性冲击子撞击普通夹层玻璃任一侧的中心和两层结构夹层玻璃两侧的中心.利用三维DEM分别对以上三种情况的冲击破坏过程进行数值模拟,获取各种情况下的冲击子最大冲击力和贯穿能.研究结果表明:作为汽车前挡玻璃,两层结构夹层玻璃比普通夹层玻璃具有更好的安全性.     

复合材料层合结构冲击损伤研究进展(Ⅱ)

简要介绍了复合材料层合结构冲击损伤破坏过程及冲击后力学性能的数值模拟,包括各种破坏准则、描述损伤破坏产生和扩展过程的有限元方法及冲击后力学性能的研究现状。     

C45珊瑚混凝土的冲击压缩性能试验及数值模拟

为了研究珊瑚混凝土(CAC)的动态力学性能,采用试验研究和数值模拟相结合的方法对强度等级为C45的CAC冲击压缩性能及破坏特征进行了分析.首先,通过实验得到了CAC的压缩强度、应力-应变曲线和破坏特征;然后,采用HJC模型对其冲击实验进行数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行对比,分析HJC模型及其参数的可靠性.结果表明:冲击压缩荷载作用下的CAC呈典型脆性破坏形态,其抗压强度具有明显的应变率效应;可以采用欧洲混凝土委员会推荐的计算模型来分析预测CAC的动态增强因子;动态屈服强度试验值与模拟值的误差(1.76%～7.71%)在允许范围内,说明HJC模型及其模型参数在C45 CAC的冲击力学性能分析方面具有较高的可靠性.     

冲击压裂缩尺混凝土试件室内实验研究

通过对缩尺混凝土板体在冲击荷载作用下的破坏行为进行研究分析,实现对室外冲击的模拟。试验以几何相似为准则,采用类落锤装置提供冲击荷载,通过控制落锤冲击次数,对缩尺板体进行固定位置的冲击破坏,并运用动态观测技术对试件上不同测试点进行观测,以达到研究板体破坏特性的目的。实验表明,冲击压裂合适尺寸的缩尺混凝土板体能够很好地模拟冲击破碎情况;在板体未破坏之前,测试点最大应变响应值与冲击次数呈现出线性的增长;当板体区域刚开始发生结构变化时,变化区的测试点应变响应就会达到其测试峰值;板角,板边和板中对角线上的测试点的应变响应增减量变化与测试区域的破坏状态有关。     

急倾斜煤层冲击地压防治的可行性研究

针对京煤集团木城润矿大台井地质条件与煤的赋存状况，通过相似模拟实验和数值模拟方法，讨论急倾斜煤层开采解放层的可行性。通过观测相似模拟实验中的煤岩失稳过程，定性地了解冲击地压的发生规律，裂隙带发生、发展过程和解放范围。采用反映煤岩等脆性材料破坏特征的五参数Wilianm-Warnke强度准则破坏模型，利用有限单元法单元“处死”的功能真实模拟开挖过程，进行急倾斜煤层开采解放层防治冲击地压的数值模拟研究，作为定量分析依据。为急倾斜煤层开采解放层防治冲击地压制定较为合理的方案、安全技术措施等提供重要的科学依据和理论指导作用。     

船舶板梁组合结构的冲击破损

探讨了船舶板梁组合结构的冲击动力响应现象，采用非线性有限元方法，在经典刚塑性近似理论的基础上，考虑了材料非线性、大变形效应和弹性效应，研究了在质量冲击载荷下结构从弹塑性变形到结构撕裂破坏的动态力学过程。对典型船体结构部件的破损动态过程和能量吸收等进行了数值模拟和研讨，并给出了一个典型船舶碰撞算例。     

爆破拆除烟囱时地下管道对烟囱触地冲击振动的动力响应

文章针对爆破拆除烟囱倒地时其对地面的冲击振动形式进行了分析 ;推导出了地下管道对烟囱触地冲击振动的动力响应关系式 ,应用应力波基本理论对冲击振动波对管道薄壁的影响和可能的破坏形式进行了探讨 ;提出了减少烟囱倒塌触地时振动破坏的措施。     

爆破拆除烟囱时地下管道对烟囱触地冲击振动的动力响应

文章针对爆破拆除烟囱倒地时期对地面的冲击振动形式进行了分析,推导出了地下管道对烟囱触地冲击振动的动力响应关系式,应用应力波基本理论对冲击振动波对管理壁的影响和可能的破坏形式进行了探讨;提出了减少烟囱倒塌触地时振动破坏的措施。     

遮弹层震塌碎块对成层式结构顶板的冲击破坏效应

为了弄清采用空气分配层情况下遮弹层的震塌碎块冲击结构顶板引起的混凝土板的整体动力响应和局部破坏效应,利用系统能量平衡原理对冲击的整体响应进行分析,并利用有限元方法模拟了碎块与靶体的碰撞过程.结果表明:震塌碎块的冲击对混凝土板的破坏效应以局部破坏为主,冲击造成的结构整体作用可以忽略不计;板内设置钢筋网可以有效地减缓顶板结构内部裂缝的产生和背表面震塌的发生,顶板背表面粘贴钢板可以有效阻止板的震塌破坏.     

压力管道受弹体侧向冲击破坏的实验研究及仿真分析

对充液充压薄壁圆管侧向受平头及半球头弹体冲击问题进行了实验研究及计算机模拟，获得了薄壁圆管变形及破坏模态，实验观察到临界破坏速度随内充介质压力的增加而减小，而计算机的动画给出了圆管变形及破坏的发展过程。计算结果与实验测量结果相比较，其一致性是令人满意的。     

冰柱冲击问题的数值仿真分析

为研究近场动力学(PD)方法在冰力学行为领域的应用特性及在冰破坏数值预报过程中的参数敏感性,采用常规状态型近场动力方法系统地计算分析了冰柱冲击破坏过程,并进行了参数敏感分析.结果表明：该方法模拟冰冲击过程与试验对比结果基本一致,在选定的时间步长和粒子间距下本文的计算结果收敛.海冰冲击速度、泊松比、弹性模量对海冰冲击过程影响明显,而海冰尺寸和断裂韧度对冲击过程影响较小.文章创新之处在于将状态型PD方法应用于海冰冲击问题中,弥补了键型PD方法限制海冰泊松比的缺点.     

冲击荷载作用下混凝土的受力分析

溜井的稳定与否对矿山的生产有很大影响,既受静载作用,又受冲击荷载作用.冲击荷载是使其产生较高破坏率的主要原因.为了探求冲击荷载的作用,应用Hertz接触弹性分析,对钢球冲击下不同尺寸的混凝土试件进行受力求解;同时应用动力分析软件LS-DYNA3D对冲击过程进行数值模拟求解混凝土的受力.随着试件尺寸的增大,解析结果和数值模拟结果表明,虽然钢球的冲击能有所增加,但是试件受力增长缓慢;试验结果表明塑性变形能的尺寸效应越来越明显,导致了试件破坏时冲击次数的增多.     

动力灾害过程中锚杆支护的极限承载能力数值模拟研究

通过对深部巷道遭受冲击扰动的应力动态演化和围岩破坏的过程进行数值模拟,分析了锚杆与围岩的耦合体系承载冲击的能力,得到了深部锚杆支护巷道抵御动力冲击能力的规律。研究结果表明:水平方向的冲击应力波对巷道底脚和顶板破坏最严重,造成巷道断面挤压变形,同时引起冲击扰动壁面岩块受应力波叠加作用产生弹射;一定的锚杆支护结构在其承载范围能够抵御相应强度的动力冲击,但在更强冲击荷载下对巷道造成的破坏严重加剧,致使锚杆大量失效,并最终导致整个支护体系完全失去支护能力;冲击扰动对靠近扰动源壁面破坏严重,对其他壁面影响较小;原岩应力大小对冲击破坏影响明显,采深越大,冲击扰动造成围岩变形幅度越大,锚杆支护体系破坏更严重。研究结果为进一步开发深部巷道抗冲击破坏稳定性控制技术及制定方案提供了依据。     

基于SPH方法对强动载下混凝土结构损伤破坏的数值模拟研究

混凝土结构在冲击爆炸等强动载作用下常常发生开坑和震塌等典型的损伤破坏现象,对损伤破坏的精细化数值模拟依赖于准确的材料模型和合适的数值算法,是当前研究的热点问题.本文首先探讨了基于有限元方法和常用单元删除算法模拟混凝土损伤破坏的内在缺陷和不足,然后基于光滑粒子流体动力学方法(SPH)与作者近期提出的混凝土动态损伤材料模型(Kong-Fang模型)相结合,对强动载下混凝土结构损伤破坏进行数值模拟,得到了实验的较好验证.SPH方法结合Kong-Fang材料模型不需要引入常用单元删除算法中的经验参数,提供了具有较好应用前景的混凝土结构动态损伤破坏的数值模拟方法.     

混凝土材料冲击性能的数值模拟研究

混凝土材料的冲击性能研究是建筑防护研究的重要课题。对钢弹冲击混凝土的两个模型进行数值模拟,得到了混凝土在反射波作用下的层裂现象以及混凝土在冲击作用下破坏的主要因素。     

高速磁悬浮车辆复合板抗冰雹冲击动力响应研究

为解决高速磁悬浮的抗冲击问题,建立了磁悬浮列车车身夹芯复合板的有限元模型和冰雹的SPH粒子模型,利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA,模拟了列车高速行进过程中车身复合板遭受冰雹冲击的动力响应及损伤破坏问题.通过分析研究,给出了不同冲击速度下的复合结构的应力、应变计算结果,同时给出了冲击破坏模式.结果表明采用SPH方法模拟冰雹冲击行为具有合理性和准确性.      

脆性无序介质损伤破坏过程的离散元法动态模拟

应用最近发展的基于准分子动力学无网格的物理模拟方法－－离散元法DM^2对速度边界控制条件下脆性无序介质的破坏过程进行了动态模拟，与其它方法对比，在破坏方式方面吻合较好，从而初步验证了该方法用于模拟脆性无序介质动态破坏过程的可行性。