主体结构荷载可控的新型组合式防护结构(Ⅱ):影响因素及设计理念

为明确泡沫混凝土厚度和强度对组合式防护结构抗爆性能的影响,充分发挥和合理利用泡沫混凝土良好的消波特性,首先通过试验及数值模拟探讨不同泡沫混凝土厚度和强度对组合式防护结构抗爆性能的影响,并分析分层梯度泡沫混凝土在爆炸波作用下的消波特性。然后将组合式防护结构与采用中粗砂为分配层的传统成层式结构进行对比分析验证其优越性,在此基础上,总结凝练出组合式防护结构的主体结构荷载可控的设计理念。结果表明,利用泡沫混凝土材料较长的屈服平台和较低的波阻抗,以泡沫混凝土作为能量调控层,通过设计泡沫混凝土强度等级(密度等级)和厚度以及采用多层梯度泡沫混凝土,可使得作用于主体结构上的爆炸荷载峰值恰为泡沫混凝土屈服强度,实现对主体结构上荷载的可控设计,有效解决了中粗砂为分配层的传统成层式结构不易控制作用于主体结构上荷载的问题。研究结果可为抗新型钻地弹的防护设计提供重要参考。

大型舰船圆筒型水下防护结构性能分析

[目的]针对传统“空舱-液舱-空舱”三舱型防护结构重量大、防护效率较低的问题,探讨圆筒型水下防护结构的防护性能。[方法]建立基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法的数值模型,通过典型的结构接触爆炸算例,验证ALE算法的精度;然后在此基础上分别建立传统的三舱型防护结构和圆筒型防护结构模型,通过数值模拟分析相同药量水下接触爆炸后的应力、应变最大值以及能量吸收等特征参数,从而得到各自的防护性能。[结果]结果显示,圆筒型防护结构防御纵壁的位移小于防水纵壁的位移,这与传统三舱型防护结构的规律相反;甲板、双层底结构吸收的能量相比传统防护结构少了9.92%,具有明显的垂向抗变形优势。[结论]研究表明,圆筒型防护结构在药量相同的情况下其毁伤程度更低,可为水下防护结构的创新设计提供新的思路。

高速飞行器热防护结构非均匀热流载荷反演方法

为准确掌握高速飞行器热防护结构服役时承担的非均匀气动热载荷,提出了一种基于共轭梯度理论的非均匀热流载荷的反演方法.以隔热瓦结构为例,开展了2类典型非均匀热流载荷下的数值仿真研究.通过引入一阶样条曲线插值表征非均匀热流的时变规律,降低了待反演参数数量.分析了反演方法的可行性以及温度测量偏差等因素对反演精度的影响.研究结果表明:非均匀热流时变规律的样条线表征方法可以将反演参数数量缩减到4个,极大地提升了反演效率;提出的反演方法可以精确反演结构非均匀热流载荷的时间和空间分布特性,对于含噪声的测量数据,该方法由于采用了插值重构的表征方法而体现出较好的抗噪性能.

基于振动测量的热防护结构脱粘损伤检测方法

针对典型飞行器热防护结构脱粘损伤现场快速无损检测的需求,提出了一种基于敲击测量频响函数的脱粘损伤识别方法。首先,利用有限元方法建立了含脱粘损伤的热防护结构有限元模型并进行了振动特性分析,分析了脱粘损伤引起的结构局部刚度下降规律以及频响函数对脱粘损伤的敏感性;其次,确定了脱粘损伤识别的特征频率范围,给出了一个脱粘损伤指标;最后,采用力锤与激光多普勒测振仪对含脱粘的热防护结构进行了测量。实验结果表明,当脱粘面积达到60%时,脱粘损伤指标比健康件增加了1倍以上,当脱粘面积达到80%时,脱粘损伤指标为健康件的5倍以上,验证了所提出的方法能够有效识别出热防护结构的脱粘损伤。

基于自适应径向基网络的热防护结构可靠性评估

针对复杂载荷下热防护结构可靠性评估效率低、分析精度差等问题,该文提出一种基于自适应径向基神经网络的可靠性评估方法。通过引入非线性收敛因子,对传统灰狼优化算法进行改进;采用改进后的灰狼算法优化径向基神经网络的中心点个数和扩展常数,建立精确预示热防护结构应力响应的自适应径向基网络模型;开展热防护结构的仿真和试验研究。结果表明:通过引入非线性收敛因子,大幅提高了灰狼算法的优化性能;该文提出的自适应径向基网络可以在小样本条件下建立高精确的代理模型;基于该文方法获得的可靠性分析结果与蒙特卡罗仿真结果、试验结果具有较好的一致性。

破片防护结构对冲击波测试影响的数值分析

针对防护结构对冲击波特征的影响,利用AUTODYN对防护结构条件下冲击波信号传播进行数值模拟。采用2D-Euler Multi-material算法进行仿真计算,将防护区域不同位置冲击波压力曲线、特征参数与空旷环境进行对比,分析防护结构与测点的距离及防护结构偏离冲击波传播方向的角度α对冲击波测试的影响。结果表明:在单向防护时,若达到正向防护(α=0)且防护结构与测点距离等于10倍圆柱直径时,压力峰值、正压作用时间和比冲量误差分别为0.51%、4.36%和1.91%;在多向防护时,以10倍直径距离分析,α=0时,压力峰值误差最小,为-0.43%;α=30°时,正压作用时间和比冲量误差更小,为-2.91%和0.66%。

深大基坑边坡绿色装配式面层防护结构受力与变形分析

[目的]深大基坑开挖活动会破坏土体原始应力场的平衡状态而产生变形,采用GRF(绿色装配式)面层防护结构能在绿色环保、高效施工的前提下控制基坑变形,因此需对深大基坑边坡GRF面层防护结构的受力与变形性能进行深入研究。[方法]以南宁国际空港综合交通枢纽深大基坑工程为依托,采用有限元数值模拟与现场实测相结合的方法,研究基坑边坡顶部GRF面层防护结构,以及基坑内部桩间GRF面层防护结构的受力与变形规律。[结果及结论]随着基坑开挖深度的增大,基坑边坡顶部的最大水平位移出现位置逐渐向坡脚方向移动,最大水平位移为8.67 mm;采用GRF面层防护结构能有效提高基坑顶部边坡的稳定性,锚杆能将GRF面层所受的部分荷载传递至土层中,进而减小GRF面层的变形与受力;桩间距对土拱效应发挥的影响较大,本工程桩间距可提高至2.5 m左右,桩间土拱效应在桩顶下方7~8 m处最为明显。

橡胶钢板防护结构数值模拟研究

分析了一种能够耐水高压冲击的内壁防护结构,该墙体结构是在钢筋混凝土墙体结构上,加装一层防护钢板,在钢板外层再加装一层45°锯齿状橡胶类软材料,爆破喷出水和金属碎片撞击到该种设计的墙壁上,同时改变二次碰撞反射方向,能有效保护实验室内配套设施.

南沙地区海堤迎海侧堤岸生态防护结构体系研究

南沙区位于珠三角的河网地带,全区整体防洪(潮)体系基础骨干框架已形成,但绝大部分海堤为传统海堤,需按照国家级自贸区的建设要求进一步进行生态化改造。根据南沙地区各水道的水文规律,按照设计洪潮水位、多年平均高潮位、多年平均低潮位等特征洪潮水位,以及区域动植物群落分布与海堤迎海侧堤岸的相对竖向关系进行生态结构分层,不同的分层采用不同的生态防护结构,形成适用于南沙地区的独特海堤生态防护结构体系。在不同的海堤建设条件和不同的水位条件下,可以组合运用,形成南沙独特的海堤生态风貌风格,冀可为以后该地区海堤生态化建设能提供借鉴。

预制简支梁桥自承式防护结构施工技术研究及应用

在S214省道和G107国道上跨入车流量较大的武深高速七屋岭大桥和茶庵岭大桥上,为保证新建桥梁上既有线路施工期间车辆和行人安全通行,在新建预制简支桥梁上跨既有道路或结构物施工时,采用传统的防护方式搭建安全支架通道,施工安全防护费用投入较大,工期较长。并将对下方道路交通或建筑物的日常使用产生较大影响的疑难问题,通过研究和应用预制简支梁桥自承式防护结构施工技术,降低了上跨现有道路或建筑物的施工难度,全面解决了上述施工难题。上跨既有道路或建筑施工难度降低,上述施工难题得到了充分解决,相应减少了施工安全保护费用的支出,从而缩短了施工周期。

主体结构荷载可控的新型组合式防护结构(Ⅰ):抗爆机制

针对以中粗砂为分配层的传统成层式结构难以可靠控制作用于主体结构上荷载的缺陷,以及以泡沫混凝土为夹层的组合式防护结构抗爆机制不明等问题,开展组合式防护结构预制孔装药爆炸试验,测得特定位置处的爆炸波时程曲线和结构损伤破坏情况。并基于Kong-Fang混凝土材料模型和LS-DYNA中的光滑粒子伽辽金(smoothed particle Galerkin,SPG)算法,开展了爆炸波在组合式防护结构中传播衰减规律和损伤破坏的数值模拟研究。试验和数值模拟结果表明:组合式防护结构的抗爆机制在于遮弹层和泡沫混凝土层之间的强波阻抗失配关系,通过调控爆炸能量的分配,使得爆炸能量大部分耗散在遮弹层中,大幅减少了经泡沫混凝土层到达主体结构上的荷载和能量。

破片撞击环境下的引信传爆药柱多层复合防护结构

针对破片撞击环境下如何对引信传爆药柱进行安全防护,以降低传爆药柱响应等级的问题,根据陶瓷材料防护机理及引信传爆药柱的结构特征,设计了引信传爆药柱金属-陶瓷材料-金属多层复合防护结构。通过数值模拟对比了不同陶瓷材料的多层复合防护结构的防护性能,结果表明,相比无防护结构的引信,碳化硅陶瓷材料的多层复合防护结构的防护效果最优,引信传爆药柱内部峰值压力与破片撞击速度显著降低。通过破片撞击试验验证了碳化硅陶瓷材料的多层复合防护结构的有效性,能够有效降低破片撞击环境下引信传爆药柱的响应等级。

泡沫混凝土弹塑性损伤模型在组合式防护结构中的应用

为了将新型泡沫混凝土动态弹塑性损伤模型应用到防护结构中,首先开展组合式防护结构预制孔装药爆炸试验;随后利用新泡沫混凝土材料模型对试验进行数值模拟验证,并将新模型的模拟结果与LS-DYNA中Soil and Foam模型的模拟结果进行对比;最后,基于验证的数值模型,开展以梯度泡沫混凝土作为分配层的组合式防护结构预制孔装药爆炸的数值模拟,探讨梯度泡沫混凝土层界面层数和排列方式对组合式防护结构抗爆性能的影响。结果表明,新泡沫混凝土材料模型的模拟结果与试验结果吻合良好,与Soil and Foam模型相比,新模型在应力波传播和损伤破坏方面预测更好,泡沫混凝土层界面层数和排列方式对作用在主体结构上的应力以及分配层的损伤破坏情况有一定的影响。

拖挂载荷下复合材料水下防护结构损伤分析

通过对水下防护结构的材料开展海水劣化和材性试验,证明玻璃纤维和乙烯基酯树脂组成的复合材料在海水浸泡后仍具有很高的强度。根据海底管道终端的功能需求对水下防护罩展开结构设计和铺层设计。并基于Larc05损伤准则,借助ABAQUS对所设计的水下防护罩展开拖挂载荷下的损伤分析和研究。分别对有无帽型加强筋的两种防护罩上的4个不同拖挂位置进行加载、计算和分析,发现结构最容易发生的是基体损伤。无帽型加强筋的防护罩在位置3和4相对位置1和2更容易出现损伤。有帽型加强筋的防护罩相对无帽型防护罩,在位置2处的承载力下降了29.6%,发生纤维断裂损伤,剩余位置处承载力都有所提升。

一种铝合金模板施工临边防护结构的设计与应用

在高层建筑铝合金模板施工过程中,高处坠落的安全风险控制越来越受到关注。通过阐述一种铝合金模板施工临边防护结构设计及应用,旨在解决高层建筑施工中铝合金模板作业层施工临边存在的高坠安全隐患。该防护结构采用立柱、钢丝绳和铝合金模板相结合的设计,通过固定立柱在铝合金模板边缘来提供可靠的防护措施,以减少现场人员高处坠落的风险。通过现场试验证明,此结构安全性符合规范要求且具有重量较轻、操作便捷、成本低廉、观感优质、重复利用等优点。

弹药爆炸碎片分布预测与防护结构设计

为提高对弹药爆炸后碎片分布区域的预测,强化防护效果,文章探讨弹药爆炸时产生的碎片分布规律,并基于此规律进行防护结构的设计。基于爆炸力学原理和碎片飞行特性,借助数值模拟实验法,提出一套有益的弹药爆炸碎片防护结构设计思路。研究表明,该设计方法可为重要民用建筑提供更加安全的防护措施。

户外商业储能柜系统散热和防护结构的设计与研究

主要介绍了用户侧某型商业储能柜总体设计及整机理论热计算和对应的散热方案,并结合户外的使用环境,设计了可满足IP54级的整机防尘、防水结构,使其在能保证整机满功率运行条件下散热的同时,满足项目所处环境的防护需求。

道路扩建工程原有高边坡二次开挖防护结构及技术研究

文章围绕道路扩建工程中高边坡的二次开挖与防护技术展开讨论,概述高边坡二次开挖的特点,如土体变形情况复杂、环境复杂、安全风险大;分析施工过程中存在的问题,并介绍两种新型的防护结构,旨在防止土石滚落和提供防撞缓冲;重点阐述喷锚网防护、锚杆(锚索)防护和格构防护等高边坡防护技术,提出高边坡二次开挖与防护优化措施,以供参考。

多层防护结构舱内爆炸试验

舰船舷侧多层防护结构的主要作用是抵御反舰武器对内部结构的破坏。文章通过反舰武器战斗部模型在舰船舷侧防护结构内部爆炸的模拟试验,研究了战斗部内爆作用下防护结构的破坏模式、多层防护结构防御冲击波和高速破片的效果以及内部结构的冲击响应,对比分析了空舱和水舱在战斗部接近爆炸作用下的变形和破坏情况。通过对试验数据的分析发现在战斗部接近爆炸载荷作用下,水舱内板的动态响应出现了"二次加载"现象。

防护结构中的震塌问题

随着高新技术的发展,精确制导武器已成为现代战争中的主导兵器。因而,常规武器的局部破坏效应及其防护对策已成为防护工程中的重要研究内容之一。震塌问题属于局部破坏问题,我国有关这方面的研究文章尚不多见。归纳分析了国内外有关震塌问题的试验研究及理论研究成果,以及今后的研究方向和防护技术。