弹体长径比影响钢筋混凝土侵彻规律的数值研究

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对相同初始条件下(初始位置相同,初始速度和实始动能相同),对长径比分别为1.5、2.5、4、5四种弹体侵彻钢筋混凝土靶板进行了数值分析。研究表明,弹体速度在两层钢筋网附近时下降很快,弹体长径比在这两个阶段对速度变化影响很大。弹体长径比为5时,剩余速度增量已经很小,再增大长径比对侵彻速度变化影响很小。

钢纤维混凝土抗冲击性能的数值模拟研究

为研究不同钢纤维体积分数与不同钢纤维长径比对混凝土基体抗冲击性能增强作用的影响,利用ANSYS/LSDYNA3D有限元计算软件,采用损伤材料模型,数值模拟了钢纤维混凝土圆柱体撞击素混凝土靶板的过程。分析了不同初速条件下靶板破坏体积与冲击动能的关系,并将数值模拟结果与试验结果比较。结果表明:钢纤维体积分数越大,钢纤维长径比越大,钢纤维混凝土基体的抗冲击性能越好;同时也说明,损伤材料模型能够很好地模拟混凝土类材料在冲击作用下的破坏情况。

基于深度学习的轨条砦障碍毁伤等级识别研究

针对传统毁伤评估方法需要大量试验数据修正毁伤评估模型,且需要对炸点位置进行测量并结合弹目交汇条件才能计算毁伤效果的问题,提出了一种基于图像识别的端到端轨条砦障碍毁伤等级识别方法,进而快速对毁伤后轨条砦进行毁伤等级判定。该方案基于改进的YOLO5算法实现轨条砦图像检测、毁伤特征识别和毁伤等级评估。首先,由专家对轨条砦数据集进行标注,利用改进的马赛克拼接提高小目标检测能力;然后,使用卷积块注意力模块代替部分卷积模块,提升模型整体性能;最后,针对轨条砦的尺寸特点优化检测端结构,移除大目标尺度特征以减少推理计算量。实验结果表明:该方法可以在保证检测实时性的同时,毁伤评估精度达到98%。

钢纤维混凝土抗侵彻与贯穿特性的实验研究

为考察素混凝土及钢纤维混凝土(钢纤维为平直型与端钩型,体积分数0.01～0.05)抗侵彻贯穿特性,采用12.7mm弹道炮-测速靶系统开展了初速297～848m/s的弹道冲击实验,获得了弹丸着靶速度及对应的最大侵彻深度、弹坑直径、靶体(板)破坏形态等实验参数,并利用高速摄影系统记录了靶体(板)的动态破坏过程。实验结果的对比表明,靶板的抗侵彻贯穿性能和破坏模式与钢纤维类型及含量密切相关。当钢纤维体积分数为0.05时,端钩型钢纤维混凝土的侵彻深度与相同强度等级素混凝土相比降低约52%,且贯穿破坏后靶板碎片的数量及飞散角度大幅降低,显示了高含量异型钢纤维混凝土在抗侵彻贯穿方面的适用性。

弹丸侵彻钢纤维混凝土数值模拟

为了对弹丸侵彻钢纤维混凝土问题进行数值模拟研究,在有限元计算中引入了Ho lm qu ist-Johnson-Cook累积损伤材料模型以描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,弹丸作为刚体处理。侵彻深度计算结果与在14.5 mm弹道炮上所获得的试验结果相吻合,并很好地模拟了在侵彻过程中钢纤维混凝土靶的成坑、层裂现象。在此基础上分析了钢纤维混凝土这种新型复合材料抗侵彻性能的影响因素。计算结果表明,H JC本构模型用来描述钢纤维混凝土的侵彻问题是可行和有效的。

SFRC及混凝土遮弹板抗接触爆炸性能的数值分析

为了对混凝土及钢纤维混凝土材料的抗爆炸性能进行对比研究,利用LS-DYNA3D动力有限元程序采用Lagrangian-Eulerian耦合方法,对接触爆炸作用下混凝土及钢纤维混凝土遮弹板的迎爆坑形成过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好.确定了2种材料爆炸压缩破坏系数Ka值,并给出了遮弹板底部砂土介质中压力的分布情况.研究表明,混凝土中加入钢纤维提高了材料的抗压强度及断裂韧度,使钢纤维混凝土抗爆能力优于基体标号相同的普通混凝土.

爆破地震信号的分形盒维数值分析

在岩石场地进行了单段深孔爆破试验,获得了具有该场地特征的爆破地震波传播规律。从理论上推导了爆破地震波振动强度衰减系数K和α与分形盒维数D以及盒维数计算中-lg(kδ) lgNkδ的双对数拟合直线方程参数b的关系。采用了适用于爆破地震波曲线双尺度特征的矩形盒模型计算了爆破地震波的盒维数D。数据分析表明:在同一场地条件下,爆破地震波的盒维数比较稳定,且爆破地震波振动强度的场地衰减指数α与D为两倍的关系;药量和距离对盒维数拟合直线方程参数b的影响明显,且其关系与场地衰减指数α对爆破地震波峰值强度的作用相近。通过数据分析,获得了参数b与爆破地震波振动峰值A的关系式:b=0.689×lgA+3.0669,其相关系数为0.93。

基于WEIBULL概率分布的钢纤维混凝土材料损伤演化分析

为研究钢纤维混凝土材料的损伤演化过程,通过WEIBULL概率分布估计了钢纤维混凝土材料的强度分布。利用钢纤维混凝土材料强度分布与损伤变量的关系,推导出了钢纤维混凝土材料的损伤演化方程,并利用线性拟合的方法来计算损伤演化方程的参数。最后利用试验数据推导了素混凝土与钢纤维混凝土的损伤演化方程。经比较,对应于相同的损伤变量,体积含量1%的钢纤维混凝土抗压强度比素混凝土增加14.7%,而体积含量3%的则提高40%。

线型聚能装药优化设计

对80mm厚的大型铝罐进行爆炸切割,需要设计柔性线型聚能装药,采用比较成熟的正交设计法进行优化设计。利用正交表安排试验,然后用数值模拟数据代替试验数据,采用综合平衡法分析数值模拟结果,得出优化后的结构参数,并用试验验证数值模拟的正确性。

爆轰波形对EFP性能影响的数值模拟

文中利用ANSYS/LS-DYNA软件,通过改变起爆方式(点起爆、环形起爆及平面起爆)产生不同的爆轰波形(球面波、喇叭波及平面波),对不同爆轰波形作用下EFP的成型过程进行了数值模拟,对不同爆轰波作用下EFP的成型性、飞行稳定性及穿甲能力进行了比较,从而得出不同爆轰波形对EFP性能的影响。结果表明:平面波、喇叭波作用下所形成的EFP较球面波作用下所形成的EFP有更高的性能。

动能弹丸侵彻SFRC材料的显式动力有限元分析

应用显式动力有限元程序,对动能弹丸侵彻钢纤维混凝土(SFRC)进行了数值计算分析,弹丸作为刚体处理。为了描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,计算中引人了Ho lm qu ist-Johnson-Cook累积损伤材料模型。侵彻深度计算结果与在Φ14.5mm弹道炮上所获得的实验数据相吻合,并很好地模拟了在侵彻过程中钢纤维混凝土靶的成坑、层裂现象。在此基础上分析了钢纤维混凝土这种新型复合材料抗侵彻性能的影响因素。

接触爆炸作用下板的塑性变形分析与实验

为了研究接触爆炸作用下板的塑性变形的塑性区范围和最大塑性变形量的计算,利用能量理论处理爆炸荷载作用下的板最大变形量的计算问题,利用固体介质应力波理论分析板塑性变形范围的计算问题。推导出接触爆炸作用下线性硬化材料板的最大变形量计算式和塑性变形范围的计算式。实验验证了接触爆炸作用下板的塑性变形范围和最大塑性变形量的计算公式的可靠性。实验结果和计算分析结果比较吻合。

动能弹丸冲击侵彻混凝土靶数值模拟分析

应用显式动力有限元程序,对Φ37mm弹丸冲击侵彻普通混凝土及钢纤维混凝土问题进行了数值模拟分析。为了描述混凝土材料的非线性变形及断裂特性,计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型,侵彻深度计算结果与试验数据相吻合,并得到了侵彻过程中的主要物理图像和曲线。在此基础上分析研究了钢纤维混凝土与普通混凝土抗弹丸冲击侵彻性能的异同之处。

杆式弹丸贯穿金属靶板数值模拟及影响因素研究

采用显式动力有限元程序对T.B￠rv ik等做的半球形头部杆式弹丸贯穿12mm厚钢靶板实验进行了二维数值模拟,得到了侵彻贯穿过程中的主要物理图象和曲线。计算结果表明,贯穿过程中的主要物理数据与实验测量结果基本一致。在此模拟基础上分析了弹丸长细比、弹丸材料、靶板厚度等因素对靶板塑性弯曲响应和穿靶后弹丸剩余速度等的影响,从而为优化弹丸、靶板设计提供参考。

两种混凝土抗常规弹丸侵彻特性分析

为研究钢纤维混凝土与普通混凝土抗弹丸侵彻性能的异同之处,利用别列赞公式对Φ37mm弹丸侵彻两种混凝土靶弹道试验数据进行了拟合、分析。并基于LS-DYNA3D有限元程序,引人Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型以描述混凝土材料的非线性变形及断裂特性,对弹丸侵彻两种混凝土靶进行了三维数值模拟计算,得到了侵彻过程中的主要物理图像和数据,进而对计算结果进行了分析讨论。研究表明,与混凝土相比,钢纤维混凝土抗侵彻能力的提高是由材料抗压强度及抗冲击韧性提高共同作用的结果。

桂西氧化铝厂场平工程硐室爆破

在复杂地质、地形及周围环境条件下,为满足桂西氧化铝厂场平工程要求,采用4层硐室药包布置、条形药包与集中药包相结合、“台阶”微差起爆的硐室爆破技术。针对不同地形条件及不同的爆堆堆积范围,采用不同的W值等爆破参数,取得了理想的爆破效果。本文介绍的爆破方案的确定、爆破参数的计算、起爆间隔时间的选取等相关技术措施,可供类似硐室爆破工程参考和借鉴。

钢纤维混凝土压力与体积应变关系的分形计算方法

为研究钢纤维混凝土在压力作用下与体积应变之间的关系,采用分形理论中的分形插值方法,对压力—应变关系进行了计算,导出了压力与体积应变关系曲线的迭代函数系统IFS(iterated function system)。结合钢纤维混凝土材料的试验数据,计算了3种钢纤维混凝土材料与素混凝土的IFS的参数,得出了IFS的吸引子,即最终迭代得到的压力与体积应变关系曲线。试验中所有数据点均落在该曲线上,能够更为真实地反映压力与体积应变的关系。

条形不耦合平面布药技术在硐室爆破中的应用

为了研究条形药包硐室爆破在复杂环境下的应用问题,首先分析了条形药包的作用机理,根据已有硐室爆破平面药包布设的半理论半经验公式,建立了条形药包平面布设数学模型。并通过工程实例将条形药包布设理论运用于平面布药实践,缩短了平面布设条形药包的设计周期。研究表明,在山体爆破中采用条形不耦合平面布药技术能显著提高有效松动率,降低大块率,减少二次爆破量。同时也减小了爆破振动对周边环境的破坏影响。

钢质圆柱壳在侧向爆炸荷载下的动力响应

将壁厚为2.75mm、外径为100mm的钢质圆柱壳置于75g裸装圆柱形压装TNT药柱产生的爆炸场中进行冲击实验,获得了不同装药条件下圆柱壳的变形破坏特征。实验表明:非接触爆炸条件下,壳壁迎爆面局部破坏呈现碟型凹陷,同时沿壳体轴线方向产生了整体屈曲变形,且装药距离较大或药柱轴线与壳体轴线垂直放置情况下对壳体损伤程度较大;而接触爆炸时,壳壁发生破裂形成破口及破片。利用动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian流固耦合方法对圆柱壳的非线性动态响应过程进行数值模拟,分析了壳壁的屈曲变形过程及迎爆曲面中心点速度、位移时程曲线,计算结果与实验吻合较好。并基于数值计算确定了壳壁发生破裂的临界装药距离。

刚性弹丸斜撞击下混凝土板侵彻极限深度计算方法的对比验算

弹丸斜侵彻钢筋混凝土的研究具有重要意义。为了分析典型的计算公式对于钢筋混凝土斜侵彻问题的适用性,对3个斜侵彻深度计算公式的构成形式、主要特点以及计算实例结果与试验数据的比较情况进行了讨论,明确了各计算公式的计算误差及适用范围。其中文献[3]公式预测值与试验数据吻合得最好。文中研究表明,由于初始倾斜角β的存在,使有效侵彻深度显著减小,且斜侵彻时侵深与正侵彻时侵深之间非简单余弦变化关系。