爆炸载荷冲击下假人下肢的材料参数识别和修正方法

为提高假人在爆炸载荷冲击下的模拟精度,以高速垂向冲击下假人下肢材料本构参数校验寻优为目标,基于爆炸载荷冲击波作用于车身结构产生的结构响应特性,确定模拟爆炸载荷冲击台架的冲击速度。设置不同的冲击速度进行假人下肢冲击实验,获取下肢的冲击力-时间曲线。对下肢的重要材料参数进行实验设计并获取仿真下肢胫骨力峰值,以仿真数据与实验数据误差最小化为目标进行下肢材料参数寻优。通过台架实验与有限元数值仿真校验对材料参数进行优化,得到下肢各组件之间材料本构模型参数的最佳匹配。结果表明:假人下肢模型材料参数优化后的仿真结果与实验结果一致性较好,可为高速垂向冲击下假人下肢材料模型修正提供技术支持。

爆炸冲击载荷下效应靶形变测量技术研究

针对效应靶在爆炸冲击载荷作用下产生的不规则变形量难以精确测量的难题,探索了利用三维激光扫描仪采用非接触测量方式对效应靶形变量进行测量的方法,分析了该设备在毁伤评估领域应用的可行性。结果表明,三维激光扫描仪可以实现效应靶形变量的精确测量,精度达到亚毫米级;通过对效应靶在毁伤作用下形变的分析可以反映出战斗部的毁伤威力。

爆炸与冲击载荷下结构和材料动态响应研究的新进展

对激波与高应变率现象的基础问题及应用国际学术会议 (EXPLOMET 2 0 0 0 )和第 2 0届国际理论与应用力学大会 (ICTAM— 2 0 0 0 )上有关爆炸冲击载荷下结构和材料动态响应的研究论文进行了回顾和综合分析。分别从应力波。

爆炸冲击载荷作用下岩体力学特性的演化研究

通过实验室模型试验以及对具体边坡工程的数值模拟相结合的方法分析了在爆炸冲击载荷作用下岩体力学特性的演化过程。模型试验中在距离爆源的不同位置进行取芯并对其进行了强度以及超声波探测;数值计算采用DYNA-2D软件对具体边坡爆破工程进行数值模拟研究。通过研究发现,在距离爆源不同的位置爆炸冲击作用对岩体所造成的影响程度也不同,承载性能、超声波传播速度的衰减也不同,通过模拟整个爆炸作用过程也可看到与模型试验同样的演化趋势。

爆炸冲击载荷下土壤动态本构关系的实验研究

采用拉格朗日曲面拟合实验方法 ,根据多道记录推算出土壤的本构关系。结果表明 :土壤的应力应变关系具有明显的滞回效应 ,且粘土的滞回圈比砂土大。土壤的应力应变关系还表现出波形弥散效应 ,应力波形图呈双波结构 ,粘土尤为显著。在爆炸强冲击载荷作用下 ,土壤表现为具有固定组成的三相物质 ,其变形机理随土壤深度不同而变化。在装药量为 1 .3～ 1 .5 g/cm2 时 ,地基表层 (0～ 2 0 cm)具有流体弹塑性 ,中层 (2 0～ 6 0 cm)呈粘弹塑性 ,下层 (大于 6 0 cm)

爆炸冲击载荷作用下钢筋混凝土介质裂纹扩展速度的实验研究

通过实验研究修正了莫特的岩土介质裂纹扩展速度关系式,建立了针对C35钢筋混凝土介质的动态裂纹扩展速度和介质中纵波速度之间的关系式。利用光测法研究了动态裂纹在钢筋混凝土介质中的扩展速度。结果表明,在实验边界条件下测得的从裂缝起裂到裂缝最大宽度的时间间隔约为1.06ms,从裂缝最大宽度出现到裂缝闭合至静态裂缝宽度之间的时间间隔约为1.41ms。

扁平绕带式容器在爆炸冲击载荷下的安全性

基于爆炸实验结果,分析发现扁平绕带式容器在爆炸冲击载荷作用下具有较大的塑性变形能力,能够吸收较多的爆炸能量;爆破时对环境造成的危害程度较小。表明扁平绕带式容器在爆炸冲击载荷作用下有着较高的安全性。

爆炸冲击载荷作用下靶板动态响应研究

应用量纲分析方法分析爆炸冲击载荷下影响靶板动态响应的相关独立变量,分析了炸距和装药量对变形扰度值的影响。利用有限元软件LS-DYNA进行数值仿真,模拟靶板在冲击波载荷下的动力学响应,模拟结果与实验结果基本吻合。控制单一变量,分别得到炸距和装药量对靶板变形量的影响规律。研究结果表明,在一定范围内,靶板变形扰度随炸距的增加呈现类似指数形式的快速减小,随装药量的增加而线性增大。

爆炸冲击载荷下的人体下肢生物力学响应与损伤防护研究

战场中反装甲车辆地雷和简易爆炸装置产生的车底爆炸冲击载荷严重威胁乘员下肢损伤,充分认识爆炸冲击载荷下的人体下肢响应,进而制定有效防护策略至关重要。因此,研究不同冲击载荷下的人体下肢生物力学响应和分析不同脚垫设计对下肢损伤的防护性能。

舱内爆炸载荷下箱型梁船体节点结构强度分析

[目的]为了研究箱型梁典型节点结构在舱内爆炸下的结构强度,[方法]基于ANSYS/LS-DYNA显式动力有限元软件,首先建立箱型梁船体舱段结构的有限元模型。然后,采用ALE算法开展舱内爆炸载荷下舷侧箱型梁与强横梁连接处不同型式节点结构的动态响应数值计算。最后,在给定的炸药当量和爆点位置情况下,获得舱室结构的整体变形和破坏模式,并分析在不同节点结构设计方案下典型位置的应力特征。[结果]计算结果表明:舷侧箱型梁与强横梁连接处圆弧式和肘板式节点结构的应力峰值与甲板破口尺寸基本相当;从舱壁撕裂长度来看,肘板式稍逊于圆弧式,在中间箱型梁与强横梁连接处,圆弧连接最优,单侧肘板次之,双侧肘板最差。[结论]所得到的数值计算结果可为箱型梁节点连接结构的工程应用提供有益的参考。

不同冲击载荷下水中砼破坏机理的初步研究

在水中爆炸冲击载荷的作用下．混凝土的动态响应和破坏模型与在地面上有很大的不同．加载应变率大小和作用历史对混凝土破坏历程有着更复杂的影响．冲击超压不是决定发生破坏的唯一因素。对此采用不同种类炸药．进行不同压力峰值和作用历史的爆炸载荷冲击实验．并初步提出了水中混凝土的动态破坏模型，给出了混凝土材料的临界破坏条件。

爆炸载荷下负泊松比下肢保护装置参数分析

为了研究底部爆炸环境下车内乘员下肢的动态响应,降低乘员下肢受损风险,将具有负泊松比效应的双箭头蜂窝材料作为三明治夹芯结构的芯层部分,应用在军用车辆乘员下肢保护装置上;分析了在底部爆炸冲击的环境下,双箭头负泊松比蜂窝芯层及六边形蜂窝芯层对乘员小腿的防护效果。研究了主要设计参数对双箭头负泊松比下肢保护装置防护性能的影响,对负泊松比夹芯结构的吸能特性以及乘员小腿轴向力的变化等进行对比分析。研究结果表明,合理选择双箭头负泊松比结构的几何结构参数对提高下肢保护装置的防护性能具有重要意义。

舱内爆炸载荷作用下箱型船体节点结构强度分析

为了研究箱型梁典型节点结构在舱内爆炸下的结构强度。基于Ansys/Ls-dyna显式动力有限元软件,建立LNG运输船箱型舱段结构的有限元模型,采用ALE算法开展舱内爆炸载荷下舷侧箱型梁与强横梁链接处不同型式节点结构的动态响应数值计算。最后,在给定的炸药当量和爆点位置情况下,获得舱室结构的整体变形和破坏模式,并分析在不同节点结构设计方案下典型位置的应力特征。

新型矿用救生舱防护密闭门的抗冲击性分析

针对新型矿用救生舱防护密闭门在井下瓦斯爆炸时受到的冲击载荷,在分析现有舱门结构的基础上提出了一种新型救生舱防护密闭门结构,通过动力学分析软件ANSYS Autodyn模拟了井下瓦斯爆炸,得到了舱门在爆炸发生后所承受冲击载荷的分布规律,并利用有限元软件ANSYS Workbench对新型舱门整体结构和各零部件进行了静载计算与分析,得到了防护密闭门各个构件的应力在不同爆炸时间点的变化值及最大应力发生的位置,研究了新型舱门结构的抗冲击性能。分析结果表明,在爆炸过程中新型舱门各构件的最大应力均在选用材料的许用范围内,验证了新型救生舱防护密闭门结构设计满足矿用救生舱的使用要素,同时也为救生舱的进一步研发提供了一定的参考依据。

井下环境固井水泥环射孔冲击破坏实验研究

非常规油气资源开发中,高强度聚能射孔完井导致的油气井水泥环层间封隔与完整性破坏问题严重。设计一种新型柱状水泥环砂岩射孔靶试件,研究井下围压和温度环境工况下射孔水泥环结构破环机理。设计9组靶试样,实验研究水泥材质、水泥厚度、固井缺陷、装药量、射孔弹型号等参数对水泥环结构破坏的影响,采用CT技术分析射孔水泥环结构破坏形式与程度。结果表明,水泥环结构抗射孔冲击能力主要受控于固井缺陷、水泥环材料组织、射孔弹型号和井筒爆轰压力变化。在实验研究基础上将射孔冲击载荷分为射孔侵彻压力和井眼爆轰压力。高速射孔侵彻压力载荷引起射孔周边局部塑性流动损伤、微裂纹和压实,而井筒爆轰压力载荷导致水泥环结构宏观径向裂纹,对结构强度与层间封隔有致命影响。相关的实验数据和认识对理解射孔水泥环结构破坏机理,指导射孔工艺实践具有重要意义。

约束空间内爆超压载荷影响因素二维数值模拟

[目的]为了研究炸药运动、初始界面扰动及网格尺寸对舱内爆炸超压载荷的影响规律,[方法]采用五阶WNEO有限差分格式、三阶TVD龙格—库塔法对二维可压缩欧拉方程的空间项和时间项进行数值离散,并基于Fortran平台,自主开发约束空间内爆炸波高精度数值计算程序,利用所开发的程序对舱内爆炸超压载荷的影响因素进行初步探讨。[结果]研究表明,增大炸药运动速度、选取特定的初始界面扰动、减小网格尺寸均能较明显地提高舱内爆炸冲击波峰值,但对准静态超压载荷的影响较小。[结论]研究结果可为抗爆结构设计及舱内爆炸毁伤评估提供一定的参考和指导。

循环冲击下弱风化岩石力学特性与渗透率演化

低渗透弱风化花岗岩型稀土矿床中蕴含大量的中重型稀土,但矿体渗透性严重影响溶浸效率,提出利用爆炸冲击载荷对稀土矿体产生多次扰动,在确保矿体保持稳定性的前提下使内部细观结构发生变化,进而提高矿体渗透性。为探究爆炸冲击载荷多次扰动下弱风化花岗岩的力学特性及渗透系数的变化,利用Hopkinson冲击试验机、RMT-150C液压伺服试验机、核磁共振仪,对试件进行逐级循环冲击实验和冲击后的静态压缩实验,并测量试件的孔隙度与渗透系数。研究结果表明:逐级循环冲击下弱风化花岗岩存在裂隙压密阶段,但不明显;裂纹扩展阶段存在明显的应力松弛平台,且随冲击速度的增加愈加明显;动态峰值应力与临界应变随冲击速度的增加呈递增趋势;冲击后的静力学特性表现为随着冲击次数的增加,裂纹压密阶段持续时间增加,弹性阶段持续时间减少,裂纹起裂应力σ_(ci)、裂纹损伤应力σ_(cd)、单轴抗压峰值强度σ_(f)逐渐下降,临界应变逐渐增大。试件中含有小中大3种孔隙类型,在逐级循环冲击下整体表现为中等孔隙占比增加,小型、大型孔隙占比基本不变,有效孔隙度逐渐增加,第1次冲击后这种变化较为明显。弱风化花岗岩经过3次冲击后,渗透系数达到最大,长期强度下降约13%。

风载荷对导线爆破除冰响应特性的影响

为了研究风载荷对导线爆破除冰的响应特性,进行了输电线路爆破除冰试验,并建立了试验线路的有限元模型,通过有限元软件模拟获得了作用于覆冰导线的风载荷和爆炸冲击载荷,用ABAQUS对试验工况进行了模拟验证.进一步对重冰区覆冰导线在不同风速条件下爆破除冰动力响应进行了仿真分析,得到了输电线路在风载荷和爆炸冲击载荷共同作用下导线跳跃高度与风速之间的关系,以及风速、爆破量对导线动张力的影响.结果表明:考虑风载荷作用下的爆破除冰试验中,对导爆索延时爆破能够降低导线跳跃高度;在一定风速下,对覆冰20mm的导线进行爆破除冰时,爆破量存在一个临界值,当爆破量小于临界值时,导线跳跃高度基本不变;当风速过大时,导线动张力峰值会大于导线最大许用运行张力,并不适合进行爆破除冰,而在无风和低风速条件下可以选择合适爆破量进行爆破除冰工作.

喷涂聚脲弹性体抗爆抗冲击性能研究进展

以喷涂聚脲弹性体抗爆抗冲击性能研究为重点,从非建筑构件、建筑构件以及LS–DYNA有限元模拟三个方面,综述了喷涂聚脲弹性体在爆炸冲击载荷作用下的防护研究进展,简要介绍了喷涂聚脲弹性体的研究成果和实际应用情况,指出了喷涂聚脲弹性体在结构背面加固时突显出的优异抗爆性能和吸能效率,最后指出了喷涂聚脲弹性体抗爆抗冲击性能研究存在的问题以及今后的发展方向。

填沙薄壁圆柱壳结构水下爆炸动力响应研究

为评估含填充物的薄壁圆柱壳结构生存能力,以填沙薄壁圆柱壳为研究对象,采用声固耦合算法分析了填沙薄壁圆柱壳结构水下爆炸作用下的弹性应变、塑性形变和损伤的破坏形式,通过试验分析了该算法的计算误差。结果表明,该算法在含填充物的薄壁圆柱壳结构生存能力评估计算中适用性强。