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.     

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.     

坑道口部温压炸药爆炸热效应与冲击波传播规律实验研究

为研究坑道约束作用对于温压炸药爆炸释能过程的影响规律,基于典型长直坑道开展了口外、堵口和口内3种爆炸模式的温压炸药爆炸实验研究。结合多种测试技术对爆炸热效应特征参数以及冲击波压力进行了研究,分析了火球尺寸、辐射亮度、温度变化趋势等热效应参数,阐明了冲击波波形演化过程、冲击波超压峰值、正相作用时间和冲击波比冲量等特征参数的变化规律。研究结果表明,在近坑道口爆炸时,温压炸药中铝粉的后燃反应强度会随着约束增强而不断增强,形成的火球高温范围更广,冲击波强度更高。在形成稳定波形后,口内爆炸正压作用时间为口外爆炸的1.43～1.57倍,冲击波超压峰值当量相当于口外爆炸的2倍。     

电磁脉冲在不同坑道中的传播衰减分析

利用FDTD方法计算了电磁波在岩土层直坑道和弯坑道中传播时的衰减特性,对两种情况下电磁脉冲的时域波形幅值和频域衰减规律进行了分析。计算结果表明,在宽频段里弯曲坑道对电磁波的衰减比直坑道要快。     

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.     

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.     

冲击波在有机玻璃中输入和传播规律研究

采用自制的锰铜压阻法试验装置,测定了有机玻璃隔板内不同传播距离处的冲击波压力,并对试验结果进行了指数拟合.为了验证试验结果,首先进行了理论分析.对隔板中的冲击波初始压力进行了预估,然后采用动力学程序对该过程进行了数值模拟.得到了有机玻璃隔板中的冲击波初始压力和传播规律.计算结果与试验结果吻合良好,说明了试验装置与试验方法的科学性和可靠性.从而为冲击波感度试验的计量研究提供了必要的技术保障.     

多孔铁中冲击波压力特性的研究

研究孔隙度和粒度参数对爆炸载荷作用下多孔铁中冲击波压力特性的影响。方法 采用锰铜压阻实验对多孔铁冲击液压力进行测量。结果 契机珠爆炸载荷作用下,多孔铁中初始冲击波压力随孔隙度增大而下降,当孔隙增大到０．３５后,冲击波传播衰减效应随孔度增大而减弱;当粒度大于２５０目时,初始冲击波压力随粒度减小而显下降,当粒度小于２５０目后,冲击波传播衰减效应随粒度减小呈逐渐弱趋势。     

放射式冲击波在软组织中传播特性的有限元分析

为了解决放射式冲击波在人体软组织中的传播特性难以量化分析的问题,应用有限元法建立了包含皮肤、脂肪,肌肉和骨骼的数值计算模型,并根据放射式冲击波治疗仪的基本原理对其进行仿真分析.结果 表明:放射式冲击波在软组织中产生的最大压强在10 MPa以内,波长为18 mm,传播速度为1500 m/s,由于皮肤、脂肪和肌肉组织的阻抗效应,其压强和能流密度随传播深度的增加而逐渐降低,在治疗探头与皮肤的接触界面涂抹耦合剂并提高驱动气压,将有助于治疗更深层次的软组织损伤.相关信息将为治疗方案的优化和新型治疗仪的研发提供重要参考.     

装药长径比对坑道中冲击波峰值压力影响的试验

现代精确制导武器的装药呈细长化的发展趋势.为获得现代武器装药长径比对坑道中冲击波峰值压力的影响规律,共进行了11次比例模型坑道爆炸试验.模型坑道长10.0 m,由钢筋混凝土拱单元组成,单元截面积为0.67 m2;TNT炸药在坑口外爆炸,装药量范围为 1.0～4.6 kg.用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形,由实测数据得到了不同装药长径比情况下坑道中冲击波峰值压力的分布,分析了装药长径比对坑道中冲击波峰值压力的影响规律.     

基于空中爆炸冲击波的动态爆心定位方法研究

为解决空中动态爆炸爆心位置难以测定的问题,研究一种基于冲击波超压测试结果的爆心坐标五区定位方法.将数字压力记录仪在爆炸区域组成测试方阵,根据测点距预估爆心距离将所有测点划分到5个区域.通过在每个区域选取一个测点共5个测点的方式得到多组测点,以每组测点的相对坐标和冲击波超压值为原始数据,基于空中静态爆炸自由场冲击波传播规律、动态爆炸冲击波超压工程计算公式、壁面反射规律等建立函数方程组.借助Matlab软件和莱文-马夸特方法迭代求得多组爆心坐标,通过格拉布斯法剔除异常数据,将剩余数据求平均值得到最终的爆心3维坐标.结合实爆试验,将计算结果与监测结果进行对比,结果表明该方法求解爆心坐标是可靠有效的.      

铁路隧道出口微压波问题的数值模拟

采用有限体积法和TVD性质的差分格式相结合求解轴对称欧拉方程的方法对高速列车通过隧道时在隧道出口区域产生的微压波问题进行了数值研究．通过该数值方法计算得到的结果和国外试验量测结果符合良好，表明该方法能够比较精确地模拟这一现象．通过该数值方法对相关影响因素进行了研究．研究结果表明，隧道出口处挡板的位置和直径大小对于微压波压力峰值的空间分布具有重要影响．文中针对到达隧道出口附近的压缩波为弱冲击波的情况，给出了隧道出口处设无限大挡板和不设挡板时微压波压力峰值的空间分布图．文中提出了用于计算出隧道出口处微压波的压力峰值的公式．该公式表明，微压波的压力峰值与测点到隧道出口中心之间的距离以及测点与隧道出口中心之间的连线和隧道轴线所形成的夹角密切相关．文中的研究结论和方法可为制定微压波减缓措施提供重要依据．     

盾构隧道施工对邻近建筑物的影响

为了弄清盾构隧道施工对邻近建筑物的影响,分析了盾构法地铁隧道穿越建筑物时建筑物自身沉降与内力变化状况．以某框架结构办公楼为研究对象,将建筑物和开洞地基看作一个有机整体,利用有限元软件ANSYS10．0建立三维非线性有限元模型,按照结构-土体-隧道共同作用进行了计算分析．分析结果表明,建筑物基础的沉降主要发生在地铁隧道穿越建筑物的区间段内．建筑物的横向倾斜随着盾构的掘进逐渐增大,而其纵向倾斜量最大值则出现在开挖面在建筑物中线附近时;在盾构穿越建筑物的过程中柱子的等效应力增幅可达20．1％;相对于弯矩而言,建筑物构件的扭矩变化更为显著;当开挖面越过建筑物20m时其变形和内力均趋于稳定．     

爆炸空气冲击波荷载效应

爆炸对生命和财产造成的危害极其严重,爆炸荷载对结构的影响逐步被设计人员考虑到结构设计中来．国外研究者进行了大量关于爆炸的试验和分析,并对爆炸冲击波的机理和荷载效应提出了计算方法．介绍了爆炸冲击波的产生机理及其在结构外部和内部的荷载效应,提出了今后在爆炸荷载的计算领域的一些研究课题,以便最终将爆炸荷载的计算应用于实际工程设计．     

汽车排气消声器内部流场和声场数值分析

应用数值分析方法对某汽车排气消声器进行了流场、温度场和声场分析．在此基础上针对消声器存在的问题对其进行了改进设计．经实验验证,分析结果与实验结果吻合较好,表明数值分析方法能准确的模拟排气消声器性能,是排气消声器性能预测和改进设计的有效方法．     

地铁列车荷载计算方法对盾构隧道动力响应的影响

采用地铁列车移动轮载、激振力函数法和数定分析法计算得到上海地铁列车荷载时程,考虑管片-土体及管片间的接触特性和纵向螺栓的连接作用,建立道床-管片-土体系统的三维动力有限元模型,分析比较了3种计算方法所得隧道结构动力响应的差异.研究表明:3种方法所得道床和土体单元动应力以及道床点位移时程曲线基本一致;基于实测数据的数定分析法适用于地铁列车荷载引起的环境振动评价,移动轮载和激振力函数法均会导致加速度频谱分布产生误差.     

上海越江隧道核爆破坏效应的研究

以上海市翔殷路越江隧道工程为背景,对隧道周围土体进行动三轴试验,建立了隧道的荷载结构模型,分析了不同工况下的荷载变化情况,并基于试验得出的抗力系数,计算出各种工况下隧道主体结构的内力.结果表明：在核爆荷载作用下,土体的弹性模量和抗力系数得到显著提高;通过设置防护门,可以显著提高结构的抗核爆性能;在6级人防荷载作用下,隧道主体结构能够满足承载力要求.     

风机内空气流动仿真研究

采用大型通用有限元分析软件ANSYS对风机内的空气流动进行仿真分析,得到流体的速度、压力的分布图,并对风机出口处的速度场进行了数值模拟,为风机的优化设计提供了依据。     

用板壳单元法对四孔地道桥的空间受力分析

地道桥在正常运营和顶进施工过程中的空间受力分析是设计地道桥的重要过程,从板壳元的有限元模型四节点平板薄壳矩形应力单元和弯曲单元出发,分析编制了地道桥分析主程序进行地道桥空间受力分析,通过算例与ANSYS6.1计算相比较,验证了程序的正确性,并由此计算了一四孔地道桥。     

单舱地下综合管廊地震动力响应振动台模型试验研究

采用振动台模型试验方法,对EL-Centro地震波作用下单舱地下综合管廊结构动力响应、土体动力响应以及土-结构相互作用机理开展研究。模型试验依托某实际工程为原型,按照1:15的比例尺缩,设计振动台模型试验,输入不同峰值加速度地震波,以此获得管廊结构以及周边土体的动力响应规律。试验结果表明:土体与管廊结构在振动过程中相互制约,存在明显的土-结构相互作用,在强震作用下管廊侧壁和土体出现脱离的情况,单舱管廊结构的运动始终保持了较好的整体性;管廊周边土体由于受到管廊侧壁的约束作用,土体发生不均匀位移或相对位移,动土压力分布形式错综复杂,土拱效应明显;在横向一致地震作用下,管廊结构横向应变随着地震波输入峰值加速度的增强而增大,其中管廊结构中部截面变形最为明显,各截面角点处的变形位移最大,是管廊抗震设计中需要重视的关键部位。