边界无限元——半解析有限元耦合法分析核安全壳与基础相互作用问题

本文以核安全抗震分析为背景,研究 P 波,SV 波的动力作用,采用了边界无限元与半解析有限元结合的方法,利用子结构法导出壳体与介质相互作用耦合方程,在频域内求得最大响应,运用FFT 逆变换,在时域获得响应,对边界单元中的处理技术进行了探讨,结果表明,精度高,计算量小。     

高水平压力作用下洞室围岩变形与破坏

为揭示高轴向水平压力作用下洞室围岩变形与破坏规律,研究了模型介质断裂形态,指出模型裂缝存在剪切和拉伸两种形式;采用锯齿形岩石模型和极限应变破坏准则,推导了洞室围岩的应力场,定量分析了试验结果;通过与试验对比,证明了解析的正确性。研究表明,在高轴向水平压力作用下,洞周介质会产生间隔的拉伸裂缝,形成分层断裂现象。拉伸裂缝的几何形状逐渐趋于圆形,每形成一道拉伸断裂,模型等效于形成一个受支护作用的洞室,随着等效洞室半径的增大,其受到的支护力迅速增大,使得分层断裂现象局限在一定范围内。可为深部防护工程设计提供参考。     

钢筋混凝土板抗钻地弹贯穿系数的计算方法

为深入研究穿地弹对钢筋混凝土板的贯穿问题,着重分析了贯穿块形成后钢筋混凝土板中混凝土、箍筋、纵向钢筋等要素的作用机理,以及各要素在不同时刻、不同阶段的变形和受力情况,提出了钢筋混凝土板的新型贯穿计算模型。根据此模型,可以确定弹体、贯穿块在贯穿过程中所受到的阻抗力,从而得到弹体和贯穿块的运动方程。结合贯穿系数的定义,可以求解出混凝土板的贯穿系数和钢筋混凝土板的贯穿系数。通过计算结果分析,得出了混凝土板的贯穿系数随弹体侵彻深度hq值的增大而减小,随弹体直径的增大而增大。并与国内外经验公式对比,验证了贯穿系数计算方法是建立在坚实的物理基础上,具有宽广的尺度效应。     

缓倾角断裂隔震效应的定量研究

在对断裂分带研究的基础上 ,尝试对缓倾角断裂 (指倾角小于 45°断层 )建立起等效简化地质模型 ,针对各带的不同衰减机理 ,分别采用不同的力学模型和数值计算方法 ,分析了应力波通过断裂构造的动力响应 ,通过系统的定量研究 ,指出除断层各带自身材料力学性质 (如波阻抗等 )外 ,断层的倾角、各带的厚度、断层泥带的存在及构造透镜体带颗粒大小、拓扑结构是影响应力波传播的重要因素     

建筑物泄爆结构风险设计方法

结合爆炸事故中不确定性,提出一种泄爆结构风险设计方法.从事故发生概率、爆炸荷载概率分布、后果不确定性三个方面构建风险计算模型,建立了以风险接受标准为设计准则的泄爆面积设计方法以一工业厂房为例,利用建立的方法进行泄爆设计,分析发生概率、厂房体积以及设计安全系数对设计泄爆面积的影响结果表明：与目前标准相比,本方法考虑因素更为全面,设计方法更加灵活,可作为相关标准规范的补充以及规范未涉及建筑物防爆设计的重要参考依据     

砂桩加固护岸稳定性有限元分析

为了研究护岸的潜在破坏因素对其稳定性的影响,利用有限元软件对采用砂桩加固后的护岸平面模拟,进行稳定性分析.通过不同水位工况的计算,分析得到在极端低水位情况下护岸最容易发生破坏.加固前,护岸在极端低水位时,基床下的淤泥质粘土层形成了连续的弧形塑性应变区,是造成护岸滑移破坏的诱因;加固后,砂桩取代粘土后构成复合地基,提高了土体的抗剪能力和承载力,阻止了连续塑性变形的形成,护岸稳定性得到提高.砂桩加固技术在软土地基处理中作用明显,为港口工程设计建造提供了有益的参考.     

钻地爆炸耦合地冲击等效计算理论与方法

钻地爆炸地冲击对地下防护工程构成重大威胁，目前常用的试验手段难以建立普遍适用的制导钻地炸弹、超高速动能弹和钻地核弹耦合地冲击效应计算方法。为此，文中从理论上揭示了钻地爆炸破坏区体积与耦合地冲击能量的关系。依据地下爆炸压缩与破坏半径和爆炸当量的关系，给出了现有主要耦合系数之间的换算公式，提出了仅需接触爆压缩半径和封闭爆压缩半径两个初始参数的耦合系数计算方法。通过与国外已有地下核试验数据和数值模拟结果对比分析，从能量耦合系数和当量耦合系数两方面，验证了该方法的正确性。结合填塞系数计算，表明美国的钻地核爆地冲击耦合系数曲线具有较好的可靠性，且偏安全。从防护工程抗钻地爆炸地冲击效应角度，选用当量耦合系数和填塞系数计算地冲击较为适宜，并给出了便于工程运用的钻地核爆当量耦合系数和填塞系数的计算公式。     

深部非线性岩石动力学的理论发展及应用

本文系统总结了爆炸等强动力作用下深部非线性岩石动力学的发展,指出在研究诱发人工地震、岩爆等动力事件时,必须考虑岩体的结构特性.通过大规模爆炸条件下的岩块基本变形特性分析,构建了岩块不可逆位移渐进演化分析模型,确定了不同爆炸当量激活块体的尺度随爆心距的关系和岩块不可逆位移大小的边界范围,提出了地下核爆炸诱发人工地震安全距离的计算方法,结合美、俄、法等地下核试验数据,综合验证了理论方法的可靠性.     

爆炸荷载下深地下硬岩的动力模型及其数值分析

为了提高深地下硬岩爆炸近区岩体动力行为预测的可靠性和准确性,引入改进的C.C.Grigorian模型,详细推导了本构方程的积分。基于LS-DYNA9703D二次开发平台拟制用户子程序,计算了岩体耦合装药时高围压条件下球状药包中心起爆时爆炸近区的岩体动力响应。研究了不同围压时空腔壁上质点永久位移规律,揭示了围压、岩体抗压强度与空腔半径变化之间的关系,并与类似试验结果及弹性模型、弹塑性模型的计算结果进行了对比分析。结果表明,改进的C.C.Grigorian模型的计算结果与实验符合较好,适用于高围压水平下的爆炸近区计算;爆炸空腔膨胀受围压约束显著,相对空腔半径和围压与岩体强度之比近似成线性关系。     

地下防护工程抗超高速长杆动能弹的若干问题

针对超高速长杆动能弹侵彻成坑的尺寸相似问题、成坑与地冲击耦合能量问题以及等效爆炸当量计算方法问题，在前期研究的基础上，厘清了侵彻成坑相似规律，建立了地冲击能量与成坑范围关系，得到了地冲击能量效率与弹体动能、长径比及介质特性关系，提出了超高速动能弹地冲击等效接触爆炸当量及安全防护层厚度计算方法。结果表明，超高速动能弹撞击的破坏区体积存在尺度效应，与弹体半径的四次方成正比；其他条件不变时，地冲击能量效率随弹体质量增大而增大，随弹体长径比和密度增大而减小。