FBG传感器在空腔爆炸压力测量中的应用研究

光纤光栅(FBG)传感器具有灵敏度高,测量量程大,抗电磁干扰能力强,耐高温能力强等诸多优点,在爆炸冲击测试领域具有广泛的应用前景。针对空腔爆炸压力变化历程对压力传感器的性能要求,设计了一种抗冲击FBG压力传感器。传感器采用圆平膜片作为承压面,利用均匀压力作用下的挠度拉伸FBG产生位移。对传感器的力学模型进行了理论计算,并进行了有限元仿真,理论分析与数值模拟计算结果误差小于2%。使用标准压力源对传感器进行了标定,获得最终的压力灵敏度为545.187kPa/nm,线性度相关度为99.998%。根据空腔爆炸现场防护需求,设计了有效的抗爆防护装置,并将该传感器成功用于空腔爆炸爆后气体压力变化历程测量,取得很好的测试效果。

小比距离密闭空腔爆炸爆后气体温度和压力测量技术研究

为实现空腔爆炸温度、压力变化趋势的准确测量,基于铠装K型热电偶和压力变送器,建立密闭空腔爆后气体温度、压力测量系统。设计密封隔热防护装置,将传感器的敏感端与信号调理模块分别安装在两个密封腔内,有效提高了传感器在大当量爆炸冲击条件下的存活率。在0.86m/kg^(1/3)比距离密闭空腔大当量爆炸条件下,对传感器及防护装置的性能进行考核验证,爆后测量采集到了有效的气体温度及压力变化历程,且传感器状态能够最终恢复至正常状态。测试结果表明,使用密封隔热安装的K型热电偶和压力变送器可以满足小比距离密闭空腔爆后气体静态温度、压力测量需求。

盐岩介质中空腔爆炸解耦因子的计算

对在美国内华达试验场盐岩介质中进行的Salmon 地下核爆试验( 填实爆炸,当量5.3kt,埋深828m) ,利用近区自由场加速度测试数据,计算了它的震源函数Ψt(τ) ,并且根据一维球对称爆炸膨胀源理论,计算了弹性响应空腔爆炸源的震源函数Ψs(τ)。由解耦理论。

半无限土介质中集团装药爆炸空腔的数值模拟

利用LS -dyna3D有限元程序 ,运用非线性动力学基本理论和算法 ,针对集团药包对半无限土介质中爆炸时空腔的形成和发展规律以及鼓包的运动规律等问题 ,进行了数值模拟研究 ,将模拟计算结果与现有实验研究成果进行了对比 ,并分析了数值模拟和模拟计算结果的正确性。

黄土路基中爆炸空腔的填筑技术

针对我国黄土覆盖面广、分布厚度大、湿陷性严重,且在黄土软基上修筑公路和铁路工程增多的问题,在分析黄土中爆炸空腔特性的基础上,提出3个方面的填筑要求;对级配碎石、粉煤灰和化学固化剂等常用填料进行分类,提出级配碎石直接倾倒法、小型振捣设备配合填筑法和部分注浆法3种填筑工艺。

有机玻璃中球形装药爆炸空腔发展过程的高速摄影研究

本文通过有机玻璃试件中球形装药爆炸空腔的高速摄影研究,分析了耦合装药条件下空腔壁面位移和空腔发展速度的动态过程。

爆炸荷载作用下拱形结构的动力响应分析

为了比较三种不同材料拱形结构的抗爆炸性能,利用ANSYS/LS-DYNA3D有限元软件,采用流固耦合算法,对拱形结构在内部爆炸载荷作用下的爆腔形成和发展规律等动力响应问题进行了数值模拟。结果表明:RPC拱形结构的单元较钢纤维和岩石拱形结构的单元能承受更大的主应力,其单元具有更强的能力吸收爆炸所释放的能量,因而RPC拱形结构具有更高的防震塌能力以及结构的完整性。

球形装药半无限土介质中爆炸动力学分析

通过对球形装药土中爆炸的数值模拟，研究了球形装药半无限土介质中爆炸作用下，土介质的动力学响应；空腔的形成发展规律及鼓包的运动规律等动力学问题．数值模拟结果与实验现象吻合较好。

内部爆炸载荷作用下混凝土动力响应的数值模拟

目前,采用实验方法对爆炸载荷破坏效应进行全面、准确描述仍是一个难题。运用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力学有限元程序,采用流固耦合算法,对混凝土在内部爆炸载荷作用下的空腔形成和发展规律等动力响应问题进行了数值模拟。通过实际算例,比较研究了混凝土敷设钢板与否对成坑大小、损伤区、压力云图以及应力时程曲线等的影响,进一步研究了有钢板加固时混凝土在爆炸荷载作用下的破坏机理。研究表明:采用流固耦合算法可以避免由于物质的大变形引起的单元畸变和网格消蚀等问题,提高了计算效率;很好地模拟了混凝土内部爆炸时,中心爆炸空腔压缩面和自由面的拉伸层裂破坏过程,且与理论计算值吻合较好;通过表面敷设钢板,可以减小混凝土的拉应力峰值,抑制混凝土中裂纹的发展,从而提高其防震塌能力以及结构的完整性。

土介质中TNT炸药爆炸波传播特性的数值模拟

利用LS-DYNA有限元程序,运用非线性动力学基本理论和算法,模拟了球形装药在土介质中爆炸产生爆炸波的传播过程,找出了爆炸波在土介质中随时间和空间的传播规律,分析结果表明,随着比距离的逐渐增大,最大主应力逐渐衰减的规律,与文献中结论相一致.通过研究半无限土介质中爆炸作用下土介质的动力学响应,初步掌握土中爆炸的规律以及这一过程的数值实现,对于爆破与防护工程设计均具有一定参考价值.

中心装药对燃料抛散的影响及其空腔效应

中心装药对燃料空气炸药(FAE)装置有重要的影响。利用高速相机测定得到采用耦合装药的FAE装置的抛散速度的最大值为408.5 m·s-1,利用LS-DYNA软件计算得到采用耦合装药的FAE装置的抛散速度的最大值为412.5 m·s-1,误差不足1%,计算方法精确可靠。采用相同的方法对采用不同中心装药方式的FAE装置的燃料抛散速度、中心装药爆炸空腔、空腔内温度进行了计算。结果表明,采用不耦合装药的FAE装置不同位置的抛散速度相差小,约100 m·s-1,速度分布均匀,燃料利用率高;爆炸空腔半径在端部处缩小1/3左右,呈现出中间大,两端小的分布,使二次起爆药包的安装位置有更多选择。同时,与采用耦合中心装药的FAE装置相比,不耦合中心装药的FAE装置爆炸空腔内的温度衰减较快,安全性更好。

爆炸冲击波及地震子波的形成因素分析

炸药震源是陆上地震勘探的主要激发方式,而目前地震勘探中对炸药震源爆炸机理的研究相对较少。本文首先对岩石介质中的炸药爆炸效应所产生的冲击波进行定量研究,得出了爆炸空腔扩展过程中腔壁压力随时间的变化关系;讨论了空腔压力在弹性介质中引起的波动现象并导出了空腔震源所产生地震子波位移的解析解;通过数值算例分析了影响地震子波形成的主要因素;修订了直接引用单位压力脉冲求解地震子波解析解的不足。本文结论对研究近源波场特点、改善地震勘探激发效果具有参考意义。

柱形装药在岩体内的爆炸作用过程

针对柱形装药在岩体内的爆炸作用过程,通过力学模型和数值计算,获得了柱形装药在岩体内产生的最大爆炸空腔体积及爆炸作功系数,并探讨了有关爆炸参量随时间变化的规律。分析表明:2号岩石铵梯炸药在石灰岩中产生的最大爆炸空腔半径是炮孔半径的1.5倍,爆炸作功系数为0.69;在辉绿岩中产生的最大爆炸空腔半径是炮孔半径的1.26倍,爆炸作功系数为0.54。

爆炸法处理软土地基的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对柱形装药土中爆炸过程进行三维数值模拟,研究爆炸作用下土介质的动力响应和爆腔的形成过程,得到稳定后的爆腔直径,分析爆炸挤压后周围土壤的密度变化曲线和挤密效果。结果表明,所建立的模型和所采用的算法合理,该模型和结论可用于指导相关爆炸试验的优化设计。

硬岩中的可重复使用抗爆洞室结构设计技术

在原岩中直接进行化爆模拟试验是研究地震耦合效应的重要方法,但存在爆心附近原岩介质状态改变或地震传播路径变化的问题,从而导致地震信号质量差、工程代价高。为此,提出了在地下洞室中构建可重复使用钢纤维混凝土衬砌结构的抗爆设计思路。采用数值模拟方法,对结构损伤破坏的高风险区域及破坏形式进行了预测;根据数值模拟结果,制定了针对性结构设计方案。在设计建设的密闭设施内重复开展了数百公斤级TNT当量化爆试验,通过爆后壁面破损情况对比、钻孔取样与钻孔摄像观测,证实多次爆炸未对衬砌与原岩界面产生明显影响;相似事件在同一台站的地震信号表现出了较高稳定性和重复性,证明该抗爆结构达到了预期设计目标。该工作可为类似抗爆设施建设提供工程实例与技术参考。

峒室爆破中分装药包位置参数的工程计算

为减小爆破震动对路基和边坡稳定性的影响,从装药的“微分减震”原理出发,采用分装药包代替常规的集中药包,并进一步确定分装药包间距,运用应力波理论和工程计算相结合的方法,探讨岩石破裂圈与分装药包应力叠加的联系,总结出在一般条件下的分装药包设计规律和方法;并通过工程实践得到了进一步验证,对同类爆破工程的设计具有重要指导意义.

外敷药包爆破拆除石砌除尘塔

采用外敷药包爆破方法拆除薄壁石砌体结构具有安全和经济的优点，其关键是装药量。通过一个实例分析阐述其装药量的计算方法。