弹体垂直侵彻混凝土靶体的柱形空腔膨胀理论分析

采用统一强度理论作为混凝土材料的屈服准则,根据柱形空腔膨胀理论求得了混凝土靶体在弹体垂直侵彻下的空腔膨胀压力和空腔膨胀速度的关系,给出了柱形空腔膨胀条件下卵形弹体侵彻靶体深度的理论计算公式,求出了弹体以400～1100m/s的速度撞击混凝土靶体的侵彻深度,通过和试验结果比较,表明提出的模型具有一定的合理性.进一步研究还表明,统一强度理论参数b、弹体质量和弹头形状对侵彻深度均有影响,b=0时侵彻深度较大,b=1时侵彻深度较小;弹体质量越大或弹头越尖,侵彻深度越大.

考虑剪胀效应的混凝土动态柱形空腔膨胀理论

同时考虑混凝土的压缩和扩容特性,建立了动态柱形空腔膨胀理论,其中完整的靶体响应为密实区-扩容区-开裂区-弹性区,在扩容区采用扩容方程,使用该理论得到了空腔表面应力与膨胀速度的表达式,并使用该式计算得到弹体侵深和加速度.研究结果表明,运用该理论建立的刚性侵彻方程,其计算结果与实验结果具有良好的一致性,模型可以较好描述不同头部形状尖卵形弹体的侵彻能力以及加速度变化趋势.

柱形装药爆破作用下岩石破坏分区理论解析

研究柱形装药爆破下岩石破坏分区半径、破坏各区位移应力和周边控制爆破时装药径向不耦合系数计算问题。基于炸药爆轰波的C-J理论和空腔膨胀理论,采用Tresca屈服准则模拟爆破近区的本构关系,利用爆破近区的速度场建立破碎区的动力控制方程,结合径向裂纹区的准静力平衡方程和弹性振动区的应力-应变关系,给出柱形耦合和不耦合装药爆破作用下岩石破坏分区半径及计算点位移应力的理论解析,推导周边眼控制爆破的装药径向不耦合系数和单孔装药量计算公式。根据破坏区半径比的结果与已有文献结果的比较,证明了本文理论方法的正确性和可靠性。

楔形刀具侵入岩石损伤破坏影响因素的理论分析及数值模拟

通过空腔膨胀理论研究楔形刀具几何参数(刃角)、岩石力学参数(抗压强度、泊松比)对刀具与岩石接触面下岩石弹-塑性交界面半径的影响。结果表明:刀具与岩石接触宽度一定时,刃角越小,岩体的损伤区域越大,从而导致弹-塑性交界面半径增大。在其他因素不变的前提下,岩石泊松比增大或者抗压强度增加都导致弹-塑性交界面半径减小。采用参数敏感性分析方法对3种影响因素的敏感性进行了分析,在接触宽度一定的条件下,刃角的大小对弹-塑性交界半径的影响最大。采用ABAQUS软件建立刀具侵入岩石的数值模型,研究表明,刃角的变化对文中定义的岩体内最大拉应力点空间位置以及最小梯度方向有着显著影响。

新型头形弹体对混凝土的侵彻

针对几种典型的新型头形弹体开展了对抗压强度为9.0、28.4MPa的混凝土靶的侵彻实验,通过观测回收弹体和解剖靶体,初步认识了新型头形弹体侵彻混凝土介质的侵彻机理。在此基础上,提出了混凝土强度弱化量纲一因子S2和头部小圆柱侵彻开孔半径bt,并基于空腔膨胀理论初步建立了新型头形弹体侵彻混凝土介质的理论分析模型。结果表明,对28.4MPa混凝土,理论预测结果与实验数据具有较好的一致性;对9.0MPa混凝土,理论预测结果与实验数据具有一定偏差,但仍可基本反映新型头形弹体的侵彻规律。最后分析了提高新型头形弹体侵彻性能的2个途径:减小S2和增大bt。

盾构隧道施工对桩基影响的解析理论研究

研究目的:基于柱体空腔膨胀理论,引入桩侧荷载传递函数前沿成果,深化了地层应力、地层变形和桩侧荷载传递函数的计算表达式,并以此为基础,研究盾构隧道施工影响下桩基的附加轴力、摩阻力、竖向位移的解析理论以及桩基在隧道不同位置处的力学响应规律,同时辅以有限元计算结果进行对比分析。研究结论:(1)在同一工况、不同荷载传递函数λ值下,桩基附加轴力及附加摩阻力随着λ值的增大而减小,桩基竖向位移不受λ值影响;(2)在不同工况、相同的荷载传递函数λ值下,桩基的竖向位移、桩基附加轴力及附加摩阻力均会随着桩基与隧道的水平距离的增加而减小,竖向位移的减小幅度为0.5 mm/m,附加轴力及附加摩阻力的减小幅度为0.16×2^(n/3-1);(3)通过解析计算结果与有限元计算结果对比分析后发现,荷载传递函数λ取值为2可较好地反映盾构隧道施工对桩基的力学和位移影响。

基于统一强度理论的高强钢纤维混凝土板侵彻研究

钢纤维混凝土这种在普通混凝土中掺入适量的钢纤维而组成的一种高性能材料,由于乱向分布的钢纤维的阻裂和增强效应,使得钢纤维混凝土具有比普通混凝土更高的强度和更好的抗冲击韧性。

高速钨杆弹对脆性靶体的侵彻分析

考虑脆性材料在高速弹体的侵彻下会发生破碎这一特性,将靶体材料划分为弹性-裂纹-破碎三个响应区,利用静态空腔膨胀理论求出了空腔膨胀压力,即修正的流体动力学模型(A-T模型)中的靶体阻力Rt.分析了压剪系数对靶体阻力和靶体应力场的影响.利用A-T模型求出了钨杆弹以1.5～4.5 km/s的速度撞击靶体时的侵彻深度,并与实验结果及其他研究者的结果进行了比较.

考虑动态参数的混凝土侵彻工程计算

基于圆柱形空腔膨胀理论的侵彻计算采用的混凝土靶材料参数均为混凝土静态力学特性参数,这与弹靶相互作用的动态事实不相符.考虑混凝土材料应变率敏感性和在动载作用下的动态响应,对圆柱形空腔膨胀模型进行修正,并结合实例进行验算,修正模型理论计算结果与实验结果符合性更好.

动能弹侵彻混凝土介质的一种工程计算方法

依据柱形空腔膨胀理论,并结合 Mohr-Coulomb 准则,推导了弹丸对混凝土介质的侵彻过程中作用在弹丸头部的轴向阻力,并利用运动微分方程求得弹丸侵彻混凝土介质的侵彻深度。并与质量4.43kg、直径57mm、CRH=4的卵形弹丸垂直侵彻混凝土介质的试验结果进行了比较,两者吻合较好。

考虑残余金属影响的长杆卵形弹重复侵彻效应理论分析

以滑移线理论、冲量定理、柱形空腔膨胀理论为基础，推导出了长杆卵形弹丸对岩石的侵彻计算解析公式。分“后续弹穿透残余金属”、“后续弹推动残余金属”和“后续弹与残余金属弹性碰撞”3种情况考虑了残余金属的影响，最后给出了2次重复打击下弹丸的最终侵彻深度，并指出在弹丸侵彻岩石的研究中必须考虑残余金属的影响。