近爆炸性自回归序列中参数估计量的渐近性质

本论文的目的是研究近爆炸性自回归序列中, 当,时参数最小二乘估计量的渐近分布。

近海底水下爆炸气泡在不同底质条件下的演化规律

为了研究近海底水下爆炸气-液-固多相耦合作用下的气泡脉动及水射流特性,采用欧拉方法建立不同底质/水深条件下近海底水下爆炸数值模型,对泥底条件下的近海底爆炸全物理过程进行了仿真,并与实验结果进行了对比,结果吻合良好,验证了算法在求解近海底水下爆炸气泡问题的有效性;在此基础上,探讨了海底底质及水深对近海底水下爆炸气泡形态、半径、周期及水射流的影响。结果表明,在气泡能够分裂的计算结果当中,海底底质越硬,气泡分裂越快,水深越深,气泡分裂越慢;气泡形态也受底质和水深影响,海底底质越硬,水深越深,气泡在收缩阶段形态将由圆棋子状转变为尖棋子状,气泡最大半径和周期越小,分裂瞬间上方气泡在总气泡体积中占比越大,因分裂产生的两股水射流速度峰值越小;下方水射流演化过程中会形成反向水射流,底质越硬,反向水射流速度峰值越大,在所有计算工况中,深度参数(H_(ref))在250~750范围内,反向水射流速度峰值与H_(ref)正相关,H_(ref)在750~1000范围内,两者负相关。

近距离爆炸比例爆距的界定标准及荷载模型

如何准确界定“近距离爆炸(close-in explosion)”一直是防护工程研究领域的热点。本文中基于已被充分验证的精细化有限元模型,研究了TNT球形装药自由场爆炸冲击波传播与爆轰产物高速膨胀共同作用的特点和规律,发现在比例爆距小于0.80 m/kg^(1/3)的范围内,爆轰产物对刚性壁面的爆炸荷载影响显著,提出球形装药近距离爆炸的比例爆距界定标准为0.30~0.80 m/kg^(1/3)。研究发现,在近距离爆炸下,爆炸波在入射角为0°~5°范围内的刚性壁面反射荷载峰值会出现急剧下降的现象,这是由爆轰产物喷射的不均匀性和随机性导致的;近距离爆炸下,刚性壁面反射超压出现了两个峰值的现象,这是由冲击波和爆轰产物分别与刚性壁面相互作用导致的。提出了近距离爆炸情况下两个荷载峰值的计算公式,以及适合工程结构响应计算的简化荷载模型;揭示了近距离爆炸下刚性壁面反射超压的分布规律。

球形和等长径圆柱装药在爆炸近区内载荷差异的实验研究

为了研究爆炸近区内装药形状对爆炸载荷的影响,运用压杆法测量了爆炸容器内壁的压力。通过实验发现,对于圆柱装药径向方向上的正反射爆炸载荷,等长径圆柱装药的压力峰值、冲量与相同当量下球形装药对应量的比最大超过2。还通过实验验证了数值模拟,并运用数值模拟获得2种装药形状下爆炸载荷的静水压、密度、粒子速度,得到爆炸近区内2种装药形状载荷的差异以及该差异随爆心距离的变化规律。

近距离爆炸下不同厚度靶板的动态响应分析

运用量纲分析得到影响近距离爆炸下靶板动力响应的独立变量,通过动力有限元分析软件LS-DYNA中流固耦合算法,对一定药量TNT的球形装药的爆炸过程进行数值仿真.利用数值分析的优势,在装药量与作用距离不变的情况下,通过改变金属靶板厚度得到靶板的挠度峰值与厚度、靶板的速度峰值与靶板厚度的倒数均呈线性关系.

PVDF传感器在爆炸近区超压测量中的应用研究

凝聚相炸药爆炸产生强冲击波、电磁脉冲和光热效应,爆炸近区测试环境非常复杂,常规压阻式硅压力传感器难于满足测试要求。为准确测量装药近区爆炸参数给工程防护结构的爆炸毁伤评估提供参考依据,基于PVDF压电薄膜制作压力传感器,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对自制传感器进行标定;进行TNT化爆试验对自制PVDF传感器测试效果进行考核,并提取试验结果与AutoDyn软件计算结果进行比较。对比表明:测量值与计算值偏差小于10%,爆炸近区超压的试验测量可采用防干扰处理后的PVDF压电传感器解决。

近距离爆炸作用下RC桥墩毁伤模式及其轴力效应数值模拟

为研究近距离爆炸作用下钢筋混凝土桥墩的毁伤模式,利用显式非线性动力分析软件LS-DYNA建立了包含空气域、炸药和RC桥墩的精细化三维数值模型,通过与已有文献的试验结果进行对比,验证了有限元模型的有效性,并进一步分析了轴力效应对RC桥墩毁伤模式的影响.结果表明:近距离爆炸作用下RC桥墩的毁伤模式可归纳为无剥落破坏、剥落破坏和冲切破坏3种;对于圆柱试件,以爆炸距离0.2 m为例,当比例距离Z≥0.200 m/kg^(1/3)时,发生无剥落破坏;当0.117 m/kg^(1/3)≤Z<0.200 m/kg^(1/3)时,发生剥落破坏;当Z<0.117 m/kg^(1/3)时,发生冲切破坏.在近距离爆炸作用下,轴向荷载对RC桥墩抗爆性能的影响与其毁伤模式有关,当RC桥墩的毁伤模式是无剥落破坏或者轻微的剥落破坏时,随着轴向荷载的增加,RC桥墩的毁伤程度有所减轻;但当RC桥墩的毁伤模式是严重的剥落破坏或者冲切破坏时,随着轴向荷载的增加,RC桥墩的毁伤程度加剧.研究结果可为RC墩柱抗爆设计和毁伤评估提供参考.

装药水下近距离爆炸作功能力的试验测量方法

通常水下爆炸能量测试结果只反映炸药自身的能量结构,无法表征装药对邻近结构物的作功能力。基于效应物动响应对装药水下接触及近距离非接触爆炸的作功能力试验测量技术进行初步研究。采取弹道摆试验方法实现水下接触爆炸,以爆炸驱动下摆体获得的冲量来表征装药水下接触爆炸的作功能力。采用两种试验方法表征水下近距离非接触爆炸的作功能力:第1种为边界可滑移圆板的动响应,通过观测靶板中心变形时程,得到冲击波及气泡的阶段毁伤比例及总体毁伤情况;第2种以强舱段缩比模型的整体运动响应,以刚体运动及位移得到爆炸载荷的驱动能力。试验结果表明:水下接触爆炸时冲量约为空中爆炸时的3倍;近距离爆炸时,冲击波及气泡两个阶段的变形能比例为先快速减小再趋于平缓的变化过程,距离药包越近,能量吸收比例越小。试验测量技术可为水中兵器毁伤威力评估提供一定的技术参考。

多物质欧拉算法对近水面爆炸的数值模拟

采用多物质欧拉算法 ,对近水面爆炸进行模拟 ,计算爆轰产物、水、空气的相互作用过程 ,得到各流体介质压力、密度等物理量的变化规律以及水柱的形成发展过程。该方法用来分析复杂流体的运动可以得到较好的结果。

碳纤维布加固砌体填充墙抗近距离小当量炸药爆炸数值模拟研究

该文采用数值模拟方法对碳纤维布加固砌体填充墙抵抗近距离小当量炸药爆炸进行了研究。进行了1/2缩比的砌体填充墙爆炸实验,对文中墙体抗爆分析数值分析方法的有效性进行了检验。建立了实际墙体的有限元模型,采用LS-DYNA程序对单层和多层纤维布加固的砌体填充墙在爆炸荷载作用下的破坏形式进行了分析。研究表明:近距离小当量爆炸时,砌体填充墙的破坏主要表现为爆炸近区的砌块在爆炸荷载的驱动下,撕裂纤维布向后以较高的速度飞散运动;纤维布的破坏主要表现为横向拉伸应力超过强度极限而产生拉伸断裂,并由爆炸近区分别沿水平和垂直方向向周围发展;当纤维布层间粘结能力有限时,难以发挥纤维方向抗拉强度高的优点。

碳纤维布加固砌体填充墙抗近距离小当量炸药爆炸实验研究

该文实验研究了无加固、单层碳纤维布加固和多层碳纤维布加固的单向砌体填充墙在近距离小当量炸药爆炸作用下的破坏形式和失效机理。研究表明,近距离小当量炸药爆炸条件下,墙体通常受到局部破坏和整体破坏作用。采用墙体背部粘贴锚固纤维布的加固措施,可以有效减小炸药爆炸对墙体的局部破坏和整体破坏作用。为了使墙体能够抵抗近距离小当量炸药的爆炸,在爆炸近区和爆炸远区需要根据墙体结构形式和纤维布的具体形式分别选用合适的纤维布铺层方式和层数。

爆炸近区流场的数值模拟方法研究

提出了一种用于模拟爆炸近区炸药、爆轰产物、空气等相互作用流场的数值方法。在欧拉型方法中引入了一种炸药、爆轰产物、空气3种组分的混合模型,该模型中炸药及爆轰产物采用Jones-Wilkins-Lee(JWL)状态方程,空气采用理想气体状态方程,在固相与气相间满足等压假设和体积可加性,气相组分间满足等温假设和分压定理。该模型无需迭代求解,计算效率较高。化学反应率采用"点火—生长"模型,采用AUSM+-up格式计算通量。计算了空气中球形TNT装药的爆炸问题,可以清晰地看到爆轰波在流体界面上发生的透射、反射等一系列复杂作用过程。计算得到的超压峰值在直至距药球表面5 cm的位置都与实验结果符合良好,冲击波到达时间、超压比冲量等与现有实验结果也符合较好,验证了本方法的有效性和准确度。

甲烷爆炸过程的近球型爆炸罐定量实验研究

甲烷爆炸是矿井生产中的重大灾害。通过20L密封的球形爆炸罐，实验测试了体积百分比浓度为6％～9％的甲烷爆炸过程中罐内压力的变化，建立了据实验结果计算爆炸过程温度、转化率及各组分浓度等重要参数的数学模型，实现爆炸过程定量研究。研究表明，实验浓度范围内，甲烷初始浓度越大，爆炸最高温度越高，达到最高温度点和终止反应的时间越短，反应最高转化率越大，反应越剧烈。甲烷初始浓度为6％和7％时，爆炸温度变化率和甲烷转化率变化率曲线各出现两个明显的峰，随着甲烷初始浓度升高，第一个峰高度增大，第二个峰高度降低，到甲烷浓度9％时仅剩第一个峰。理论分析认为，第一个峰是自由基链反应、第二个峰值则主要是热着火的结果。本研究对瓦斯爆炸危害评估及预防有重要的作用。

接触爆炸和近距离爆炸比冲量数值仿真研究

对于接触爆炸和近距离爆炸的情况,炸药形状、起爆点位置和产物喷射均会造成载荷空间分布复杂,给理论分析和工程应用带来困难。分别采用流固耦合方法和PBM方法对Nansteel近距离爆炸子弹抛掷实验进行数值仿真,结果表明PBM模型仿真结果和实验结果吻合较好,而流固耦合模型仿真结果仅为实验值的70%左右.对于高度为3~10 cm的等长径比TNT药柱接触爆炸仿真结果表明,中心点比冲量随药柱高度线性变化.对640 g和1250 g等长径比TNT药柱仿真结果表明,爆心距的变化主要影响靶板中心点6 cm半径内的比冲量,基于量纲分析推导出了比冲量的经验公式.

地下拱形结构近区爆炸荷载分布数值分析

钢筋混凝土拱形结构作为防护工程的主要结构形式,其在爆炸荷载作用下的表面荷载分布直接影响着结构的毁伤破坏。鉴于近区爆炸荷载的非均布特性给试验量测分析带来的困难,利用数值软件AUTODYN研究了顶爆条件下装药量、爆距对拱形结构荷载分布的影响。结果表明:装药量及爆距对结构表面荷载分布形式有较大影响,在爆距一定的情况下,随着装药量的增加,拱形结构表面峰值超压非线性分布显著;在装药量不变时,随着爆距的减小,拱形表面荷载的类三角形分布形式趋于明显。

近区爆炸作用下砌体填充墙损伤破坏与动态响应的数值模拟

民用建筑中广泛使用的砌体填充墙在爆炸荷载作用下产生的碎块严重威胁着建筑物内部人员和设备的安全。尤其是近区爆炸作用下,墙体会产生更为严重的局部破坏,碎片飞散速度更快,但已有的相关研究工作仍旧较少。基于已有普通黏土烧结砖填充墙的近区爆炸试验,开展了近区爆炸作用下砌体填充墙损伤破坏和动态响应的数值模拟,对比验证了Load Blast法、任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Eulerian,ALE)法和冲量法模拟近区爆炸荷载作用、预测墙体损伤破坏和动态响应的适用性。通过冲量法进一步讨论了相同比例距离下的爆炸距离、砌块砂浆界面黏结强度以及砌块材料模型的影响。结果表明:近区爆炸中,相同比例距离下,墙体损伤通常随爆炸距离增加而加剧,由局部破坏向整体坍塌破坏模式发展;墙体的抗爆性能随砌块砂浆黏结强度增强而得到强化,主要受剪切失效应力控制;MAT_BRITTLE_DAMAGE和MAT_WINFRITH_CONCRETE模型较MAT_SOIL_AND_FOAM模型预测效果更好。

远距离近地面爆炸空气冲击波计算的网格尺寸优化与验证

建筑结构上爆炸荷载的确定是进行结构动态响应和损伤破坏分析以及结构抗爆设计和加固的前提。考虑到空气爆炸冲击波远距离传播数值模拟计算效率和精度以及软硬件能力的平衡问题,通过确定和优化网格尺寸,从而为大型复杂街区爆炸冲击波荷载的数值模拟网格尺寸选取提供合理建议。针对汽车炸弹和弹药库等典型近地面爆炸场景,首先,使用AUTODYN软件分别开展比例距离为0.2~5.0 m/kg^(1/3)和0.2~39.0 m/kg^(1/3)的空中爆炸自由场和地面爆炸入射场超压和冲量的单一尺寸网格敏感性分析,并考虑软硬件对单元网格数量的限制,给出依赖比例距离的渐变网格尺寸建议。其次,基于映射算法和建议的渐变尺寸网格对地面爆炸入射场超压和冲量进行数值模拟,提出了比例距离大于10.0 m/kg^(1/3)的峰值超压误差修正方法,并得到UFC 3-340-02规范的验证。最后,基于足尺房屋爆炸荷载分布试验共71个测点的超压和冲量时程数据,对提出的优化网格尺寸的计算精度和效率进行了验证。

TNT对近距离接触爆炸下防爆钢结构响应的影响研究

为了研究防爆钢在小当量TNT近距离接触爆炸工况下的结构响应,开展了弹道冲击摆系统的实验研究,建立了不同形式的防爆钢靶板网格,从变形模式以及变形量两方面对靶板的数值模拟结果进行了分析,通过与实验结果对比发现,均匀大小的实体网格模型更加适合于近距离接触爆炸工况下的数值仿真计算。在此基础上研究相同当量不同径高比、相同半径不同高度、相同高度不同半径3种不同工况下的TNT爆炸对防爆钢结构响应的影响。研究结果表明,随着TNT高径比的减小,靶板变形量逐渐增大;随着TNT高度的增大,靶板变形量呈阶梯式增大;随着TNT半径的增大,靶板变形量逐渐增大,且增幅越来越大。

基于ABAQUS平台JH-2本构的核电厂安全壳结构抗近距离爆炸分析研究

近年来随着恐怖袭击和局部冲突风险加大,核电厂安全壳结构在近距离爆炸下的抗侵彻能力日益引起关注。在ABAQUS平台下采用JH-2本构模拟混凝土,利用文献报道的试验对数值模拟方法和参数进行了标定,结果符合良好。又将其应用于典型核电厂预应力安全壳在100kg炸药近距离爆炸下的分析,结果表明安全壳结构背部钢衬里未屈服,不会出现贯通侵彻破坏。

水下近场爆炸载荷作用下船底结构能量分析

本文基于普通拉格朗日欧拉(CEL)耦合法研究水下近距离下不同炸药量爆炸对舰船底部分段结构的能量分布情况及能量耗散情况,给出了船底分段结构在水下近场爆炸载荷作用下的计算方法。研究发现,炸药能量与炸药质量成严格正比关系,随着时间的增加不同工况下炸药耗散的能量基本相同,作用到船底分段结构的能量与炸药量呈正比的关系。被爆结构相同,炸药形状大致一致时,耗散到空气中的能量与炸药的质量呈严格线性关系。