基于高压气体驱动的爆炸波模拟激波管冲击波衰减历程控制方法

基于高压气体驱动的爆炸波模拟激波管,一般采用驱动段、喉部、膨胀段的结构形式,可产生特征与爆炸波接近的模拟冲击波,是实验室中开展长正压作用时间爆炸毁伤效应研究的理想平台。通过调整激波管的变截面结构和驱动段形状,实现冲击波超压衰减历程的控制,是此类爆炸波模拟激波管设计面临的核心问题之一。基于实验室现有的爆炸波模拟激波管结构,建立了激波管内一维流动数值计算模型;参考统计学理论,提出了基于决定系数的激波管模拟冲击波与标准爆炸波相似度评价方法;进而以变截面激波管的流动特性为基础,研究了驱动段形状对冲击波衰减历程的影响机理。研究结果表明:采用距离喉部越远、截面直径越小的驱动段形状,以决定系数为量化标准、优化驱动段形状,控制稀疏波、压缩波在激波管内的运动过程,可以获得接近于爆炸波指数衰减特征的模拟冲击波。

爆炸驱动激波管冲击波压力参数研究

爆炸驱动激波管的作用是通过驱动段内的炸药爆炸产生冲击波,经扩张段的激波整形对目标物体进行平面波加载。为获得爆炸驱动激波管试验段内的冲击波超压环境,得到试验件的加载条件,通过数值模拟和量纲分析的方法,综合考虑装药质量、激波管结构尺寸、目标物体位置等参数的影响,建立冲击波压力峰值与上述参数之间的经验计算模型,并通过多种工况的考核试验对该模型的准确性进行了验证。结果表明:模型得到的计算值与试验值的平均相对偏差为10%,可满足工程应用的要求,且爆炸驱动激波管试验段内冲击波超压峰值主要与装药质量、爆心距、激波管直径及驱动段长度有关,其余参数的影响基本可以忽略。

爆炸冲击波超压非均匀分布特性及最优测点数量

为掌握炸药爆炸冲击波超压的非均匀分布特性,根据非理想爆轰波特征及空气冲击波的形成机制,探讨了炸药爆炸冲击波超压峰值时空非均匀分布的原因和表现形式,得到了实验影像和测试数据的验证;开展了公斤级和百公斤级装药爆炸冲击波实验,分析了相同对比距离的多个超压峰值测试结果之间的偏离特性,结果表明炸药组分非理想程度越高、装药质量越大、距离装药越近,冲击波超压峰值非均匀特征越显著。在实验数据偏离分析基础上,提出了满足非均匀分布超压准确测试的最优测点数量,将爆炸场划分为对比距离小于1.5 m/kg^(1/3)、1.5~3.0 m/kg^(1/3)、3~5 m/kg^(1/3)和大于5 m/kg^(1/3)共4个区域,对应的最优测点数量分别为6个、5个、4个和2个。

基于光学法的水下爆炸冲击波流场压强测量与分析

针对水下爆炸流场多参数测量,发展了基于OpenCV图像处理技术的光学法,对水下爆炸实验中冲击波超压进行测量并与理论和数值结果作对比。发现基于OpenCV图像处理技术的光学法能够较好地实现冲击波阵面的捕获与超压测量并实现冲击波传播过程、爆轰产物发展等流场信息的获取,可为光学法在水下爆炸实验中的应用提供借鉴参考。

冲击波超压测试多设备接入上位机软件设计及应用

冲击波超压测试在爆炸威力研究中是一个重要组成部分,便捷的测试设备和方法能提高冲击波测试效率。使用Qt开发框架设计一款多线程上位机软件,同时连接多个设备,解决传统上位机软件与单个设备连接时存在的数据传输效率低、设备接入过程繁琐等问题。该上位机软件主要包含设备管理、参数管理、算法模块和数据管理4个功能模块。通过网络连接,使用自定义应用层协议与设备进行数据传输,对采集的电压信号进行数值转化和滤波,最终形成超压信号并进行数据展示。采用静态电压测试和动态压力测试对上位机软件进行功能评估,结果表明:在静态电压测试中,该上位机软件能准确反映信号发生器幅度为1 V、频率为1000 Hz的正弦信号;在动态压力测试中,3个采集点的第一波峰压力值分别为0.1178 MPa、0.1214 MPa和0.1179 MPa,与理论激波管计算值0.1160 MPa之间的误差均在5%以内。该上位机软件能同时对多个设备进行命令控制和数据传输,简化多台设备的连接操作流程,同时提高数据传输效率,具有一定的应用推广价值。

基于国产化平台的冲击波超压测试系统设计

在当前特种测试系统国产化替代趋势下,针对传统冲击波超压测试系统存在的安全性低、进口依赖性强和自主可控性差等技术问题,提出了一款以国产复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)和ARM(Advanced RISC Machine)处理器为核心架构的冲击波超压测试系统。其中,ARM单元负责响应系统工作循环指令,CPLD则控制A/D转换模块实现采样频率高达1 MHz的数据采集和对内外触发逻辑的精确判断,数据转换结果经由外部存储器控制器(External Memory Controller,EXMC)传输并存储至eMMC存储器中,最终通过以太网传输至上位机显示。经现场试验表明,测试系统具有良好的可靠性,能够在复杂测试环境下实现对冲击波超压信号高保真采集与记录存储,为动态数据采集提供了一种切实可行的解决方案,推动了关键测试设备国产化替换进程。

公路路基施工中冲击压实技术研究

为保证公路工程路基施工中冲击压实质量,结合某公路工程实际情况,在阐述冲击压实技术基本原理及特点的基础上,对其施工技术要点和施工工艺方法进行分析,明确每个冲击压实施工环节的具体操作方法和注意事项。工程实践结果表明,按照所提供工艺方法进行冲击压实施工,达到了较理想的质量效果。

电抗器类低电感负载雷电冲击耐压试验研究

为确保电抗器类低电感负载的雷电冲击耐压试验的有效进行,需要建立精确等值电路模型,从而产生标准的雷电冲击电压波形。分析了负载电感对雷电冲击的电压波形的影响。利用矢量匹配法结合小脑神经网络对电抗器等值电路参数进行了拟合预测,从而建立了考虑不同频段阻抗特性的电抗器模型。利用电磁瞬态计算程序(EMTP)仿真软件产生雷电冲击电压仿真波形,并讨论了仿真波形特征参数的有效性。传统的Marx冲击回路接入电抗器类低电感负载时会导致冲击电压波形波尾时间严重缩短。采用Glaninger冲击发生回路可以减轻受低电感负载影响的程度。利用矢量匹配法结合小脑模型连接控制器(CMAC)网络预测出电抗器电路参数值。由该值仿真得到的冲击阻抗特性曲线与实测曲线较为一致。仿真得到的冲击电压波形特征参数均符合标准规定要求。

急倾斜煤层分段开采冲击矿压防治工程研究

针对某煤矿工作面急倾斜煤层分段开采矿压冲击的问题,研究与分析了分段开采时上覆岩的垮落特点、分段开采的冲击机理,提出了利用防控动载、静载力源的卸压防治技术预防矿压灾害的方案,通过煤层顶板深孔爆破实现动载防控,底板钻孔爆破实现静载防控。在某工作面实施该矿压防控方案,结果表明,实施矿压防控措施后,开采作业中矿震发生的次数以及总能量均逐渐减少,矿压防控效果良好。

矿井冲击地压灾害防治技术的研究与应用

深部煤岩层所承受的地应力水平高,所处的应力场环境复杂,深部开采诱发的冲击地压等煤岩动力灾害更具复杂性、破坏性和突发性,并表现出明显的非线性动力失稳特征。山东唐口煤业公司矿井埋深近千米,采掘工程处于高应力状态,随着开采范围的扩大及开采强度的提高,采动应力集中系数将更高,发生冲击矿压的可能性较大。为此,以矿井冲击地压危险性监测预警技术为研究对象,对冲击地压监测技术进行优化,并在唐口煤业有限公司矿井进行了实践应用,取得了良好实效。

公路湿陷性黄土地基冲击压实处理分析

湿陷性黄土地区只采用振动压路机压实不能有效消除黄土的湿陷性,工后容易产生不均匀沉降,造成路基路面结构开裂破坏。为合理确定公路湿陷性黄土地基冲击压实方案,文章结合施工项目建立试验段进行试验分析,根据试验段地质概况制定冲击压实方案,分析现场试验结果后得出以下结论:在碾压15遍地基时顶面沉降增加明显,地基土压实度、干容重得到明显提升,但继续增加碾压遍数改善效果不明显;深度为90cm以内地基土物理力学指标改善效果较好。因此,综合分析确定最佳碾压遍数为15遍,有效处治深度为90cm。

公路路基施工中冲击压实技术的应用

冲击压实技术是一种有助于施工效率切实提升的新型施工工艺,其在公路、桥梁建筑领域的认可度较高,应用也日益广泛。冲击压实技术的应用不仅体现在施工效率提升方面,还体现在施工周期的缩短及路基压实度和密实度的提升等方面。本文详细描述了冲击压实技术的施工步骤和优势,发现该种工艺在公路路基施工中可能存在的问题并剖析有效的解决措施,旨在为相关领域的工程技术人员提供了一定的参考和借鉴价值。

冲击压实技术在路基工程中的应用分析

本文详细介绍和探讨了冲击压实技术在路基工程中的应用。首先阐述了冲击压实技术的基本原理,包括该技术的定义、发展概要、基本原理和过程以及主要设备的类型和作用。接着深入分析了冲击压实技术在路基工程中的具体应用,如改善路基性能、路基稳定、节能和环保等方面的作用。此外还梳理了冲击压实技术在路基工程中的现状和存在的问题,并对未来的发展趋势进行了预测。同时,提出了一些对于冲击压实技术应用提升的建议和展望。本研究有利于推动冲击压实技术在路基工程中的应用和发展,旨在为相关工程技术人员提供参考与借鉴。

覆岩厚度变化应力异常机制及冲击矿压诱发机理

顶板覆岩结构是影响煤矿冲击矿压发生的主要因素之一,在坚硬覆岩厚度变化区也容易诱发冲击矿压,这一现象在内蒙深部矿区逐渐凸显。基于弹性力学理论分析了覆岩厚度变化区煤层应力异常的力学机制,采用FLAC3D数值模拟方法研究了覆岩厚度变化对煤层应力分布特征和能量演化的影响规律,揭示了坚硬覆岩厚度变化区煤层开采诱发冲击矿压的机理。研究结果表明:坚硬覆岩较厚区的构造应力比较薄区大,覆岩厚度变化越大或覆岩性质差异越大,构造应力变化越大;工作面在覆岩厚度变化区开采时,受超前支承压力与突变的构造应力叠加影响,覆岩厚度变化区至较厚区应力集中程度较大,该区域积聚的弹性能主要向工作面前方巷道释放,冲击矿压危险更大。两例覆岩厚度变化区工程案例分析表明,在坚硬覆岩厚度变化区及变化区向较厚区过渡时微震事件分布较多,能量释放剧烈,巷道破坏明显,与理论分析较为吻合。

基于串并行双分支网络的冲击波信号重构方法

通过有限测点数据重建冲击波场内压力分布、通过残缺数据重构完整的冲击波压力曲线,对武器威力以及目标毁伤评估具有重要价值。针对爆炸冲击波信号重构问题,建立Res-GRU分支以串行方式捕捉冲击波超压信号局部时序依赖关系;建立Transformer分支以并行方式分析信号全局潜在特征;建立特征融合单元进行高阶特征融合,实现不同阶段信息逐层互补;进而构建了基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)和Transformer模型的串并行双分支网络(G-TNet)。试验研究表明:G-TNet综合考量了信号的时序关系、数据变化规律等特征信息;在基于有限测点数据的冲击波场压力分布重构试验中,重建的模拟、实测超压数据与原始值之间均方误差(mean square error,MSE)分别为5.0×10^(-6)、1.2×10-3,平均峰值误差分别为0.49%、27.01%,平均正压时间误差分别为15.62%、15.91%,平均比冲量误差分别为17.66%、19.33%;在基于残缺数据的冲击波压力曲线重构试验中,重构的模拟、实测信号的缺失值与原始值之间MSE分别为5.0×10^(-6)和5.0×10^(-4),平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.0010和0.0171;G-TNet重构结果优于主流方法,满足爆炸冲击波压力重构指标要求。

冲击波超压测试系统的时基高精度同步

针对存储式冲击波超压测试系统时基不能高精度同步的问题,提出一种光纤触发与高精度算法结合的处理方法。利用光纤对不同装置同时发出触发信号,实现多个装置的同步触发;计数频率远大于测试装置的采样频率,对触发时刻和触发后第一个采样时刻之间的时间间隔进行计数;对相邻两个采样点之间进行插值处理,根据计数值N确定测试数据在时间轴上的位置,实现时基的高精度同步。该方法可使得测试系统在12 m布场距离处触发响应时间小于150 ns,测试系统的时间误差为30 ns,测试装置之间的同步误差为20 ns。该方法提高了测试系统的测量精度,可为冲击波传播规律的研究提供依据。

激波管内压力脉冲演化特性及模拟空爆冲击波的方法研究

为利用激波管实现空中爆炸冲击波的模拟,开展了管内压力脉冲演化特性的研究。结合激波管内压力脉冲特性的实验和数值模拟,分析高压气体驱动激波管内形成类似于空中爆炸冲击波激波的过程,总结得到激波管参数对激波特征的影响规律。研究结果表明:激波管内产生的激波是平面波;适当调整激波管高压段与低压段的长度比,可以使低压段内反射稀疏波追赶上右行激波波阵面,在追上位置处形成类似空中爆炸冲击波的激波,高压段压力和长度的减小,稀疏波更容易追赶上激波波阵面;结合量纲分析,建立了形成模拟空中爆炸冲击波所需最小低压段长度,以及所形成的激波峰值超压、正压持续时间等特征参量与激波管内压力、长度等参数之间的关系,为模拟空中爆炸冲击波激波管的设计提供基础理论和数据支撑。

基于优化TNT当量法的LPG储罐爆炸冲击波超压预测

为了提高化工储罐爆炸冲击波超压预测科学性、准确性,采用TNT当量法、TNO多能法和Baker-Strehlow模型进行典型LPG储罐爆炸冲击波超压预测,分析了3种模型预测结果差异与偏差原因;根据储罐区空间布局和LPG爆炸极限范围修正了实际参与爆炸物质的TNT当量取值,并建立LPG储罐爆炸ANSYS数值模型进行验证。结果表明:在本文LPG储罐区爆炸场景中,修正后实际参与爆炸LPG的TNT当量取值为5130.25 kg;在此基础上TNT当量法预测偏差均远小于3种爆炸冲击波超压经验模型,预测中远场及远场超压时偏差基本在10%以下,一定程度上减小了经验模型预测误差,实现爆炸冲击波超压科学预测。研究结果可为化工聚集区爆炸事故防控、安全防护工程建设提供参考。

旧水泥混凝土路面冲击压实破碎施工监测及质量控制

为分析冲击压实破碎技术在旧水泥混凝土路面养护处治中的适用性,以具体工程为例,首先对冲压过程中路面沉降、路面破碎状况等展开监测,并从路面弯沉、回弹模量等方面对施工质量进行检测。然后提出加铺设计方案,并对冲压施工效果进行了评价,可为同类施工提供参考。

黄土路基冲击压实施工技术要点

在黄土地区修筑路基的过程中,为达到预期中的压实效果,应将冲击压实技术作为首选方式。结合某公路工程实例,对黄土路基冲击压实施工技术要点展开分析。研究结果表明,依据黄土的特殊性,在大规模施工前,先铺筑试验路段,据此确定主要的施工参数并结合实际优化调整。同时应了解并掌握冲击压实施工要点,以此保证质量达标,使压实度达到现行规范标准的规定要求。