含铝炸药Miller能量释放模型的应用

AUTODYN数值模拟结果揭示Jing Ping Lu提供的PBXW-115点火生长模型参数低估了后期铝粉的燃烧放热。讨论了人工粘性、网格密度对计算结果的影响:较大的人工粘性系数和较粗的网格会严重抹平冲击波峰值压力,但对冲量影响较小。根据Bocksterner水下爆炸实验测试峰值压力和冲量反推Miller能量释放模型参数,目标函数中冲量的加权系数取峰值压力加权系数的两倍,反推出的Miller能量释放模型参数更能反映含铝炸药的能量输出结构。

基于能量释放理论的丹东滨海湿地黏性冻土本构模型

丹东滨海湿地黏性冻土结构复杂,受温度、应力等因素影响,该地带工程竣工后易产生路面不均匀沉降等问题。为此,建立基于能量释放理论的三轴本构模型。为了描述不同温度、围压交互耦合作用下黏性冻土的应力-应变变化规律,采用MTS815试验系统对黏性冻土开展力学特性试验,分析温度、围压对能量演化规律的影响,并结合能量释放理论对传统本构模型进行修正。结果表明:基于能量释放率应力-应变关系的本构计算值与试验值有着良好的吻合度,二者相关系数均在0.95以上,拟合数据和试验数据趋于一致。

分层开采煤矿的矿震能量释放模型与能量释放谱

以下行分层开采的我国东北某大型煤矿为工程背景,通过现场微震观测和工程数据分析,探索矿震能量释放的时空分布规律及其工程应用价值.发现在没有显著的外部长周期调制动力流入的矿区,各相同地应力强度环境持续开采引发的矿震能量累积释放的时域分布均符合3参数的S形Logistic阻滞增长模型;不同地应力强度环境间,该模型的3个参数是地应力强度的自相似函数.通过最大主应力建立起不同地应力强度环境开采进程的典型矿震能量释放谱,定量揭示了开采活动与矿震能量释放间的内在联系及力学机理.

基于能量原理不同含水率下煤岩体变形破坏能量损伤演化机制

为探究不同含水率下煤岩体在变形破坏过程中的能量演化规律与损伤演化特征,对双马一矿煤岩体开展了在不同含水率条件下单轴压缩试验,基于能量计算及最小耗能原理,分析不同含水率下煤岩体能量耗散特征及损伤演化机制,结果表明:不同含水率下煤岩体力学性质不同,峰值应变与含水率呈正相关,抗压强度、弹性模量与含水率呈负相关;煤岩体含水率越高,其在峰值处弹性应变能及破坏吸收总应变能越小,耗散能占总应变能比例越高;基于最小耗能原理建立的损伤本构模型表明:随着煤岩体含水率增加,损伤门槛值逐渐降低;干燥状态下,煤岩体在应力峰值处损伤变量分别为0.36、0.28,当含水率增至自然状态时,煤岩体在应力峰值处损伤变量值分别下降0.09、0.18,但当含水率增至饱水状态时,煤岩体在应力峰值处损伤变量值反而分别大幅度上升0.102、0.49,总体呈先减后增的发展趋势;进一步建立了不同含水率煤岩损伤应变能释放率演化模型,低含水率煤岩较干燥煤岩的最大损伤应变能释放率大幅度下降,降幅分别为45.61%、31.29%,而随着含水率增加至饱水状态,其最大损伤应变能释放率增大幅度较平缓,分别为3.08%、8.80%,表明煤岩破坏剧烈程度并未大幅度增加。研究成果对煤岩矿柱水害预测评价与岩石损伤评估具有一定参考意义。

型煤模型冲击失稳破坏中能量释放分析

为定量计算冲击地压发生时伴随的能量释放量,本文设计了型煤模型单轴压缩实验,采用高速摄影仪实测了煤柱压溃时抛射体的弹射速度,计算获得煤柱破坏时的能量释放情况;对模型破坏前后能量变化进行了有限元计算,考虑一定比例的能量耗散后,基于能量守恒原理,得到煤柱破坏时碎块弹射速度的理论统一值,实测结果与理论值基本接近;证明了模型实验中破坏煤块的弹射速度与实际采场煤柱破坏时碎块弹射速度相同。

矿柱岩爆模型试验中能量释放研究

为研究岩体工程中矿柱型岩爆的能量释放和碎块抛射速度,制成3种岩石材料的矿柱试验模型,对其进行单轴压缩试验并用高速摄像机拍摄碎块的抛射过程,实测了碎块的抛射速度。根据Griffith能量释放理论,运用有限元软件在平面应力和平面应变条件下计算试验模型破坏前后瞬时应变能的改变量(释放量),考虑部分能量耗散后运用能量守恒原理计算碎块的理论抛射速度。研究结果表明,在单轴压缩试验中红砂岩、石岛红花岗岩和白麻花岗岩的抗压强度、弹性模量依次增大,岩爆倾向性增强,其在矿柱模型破坏中3种材料的能量释放量和碎块抛射速度也依次增大;宽柱模型破坏程度比窄柱模型剧烈;平面应变模型(现场)比平面应力模型(试验)破坏时释放更多能量,即岩石的强度、弹性模量和尺寸型式决定岩爆破坏剧烈程度;矿柱岩爆模型试验中碎块的理论抛射速度与实测速度值基本接近。在不考虑尺寸效应的情况下证明了在相同应力下具有比例尺寸关系的工程体与模型发生破坏时的抛射速度基本相同。

用地震能量加速释放模型研究台湾中部的地震活动性

采用由地震能量加速释放模型发展的“破裂时间”方法深入研究了台湾中部40次M≥4.5级地震的活动特点。首先识别主震及其前震,然后按要求选用观测资料。把“破裂时间”非线性方程分成两个线性方程,再使用线性最小二乘法估计参数。用部分估计参数建立模型,并用其来预测破裂的时间和主震的震级。比较预测结果和研究的40次地震,最大时间偏差仅0.98年,震级偏差1.2级。由此表明,作为地震活动研究的一种有效方法,地震能量加速释放模型可应用于台湾中部。

部队训练事故致因模型——基于能量意外释放的角度

部队训练事故来源于训练中的安全风险,而训练安全风险根源于训练中能量的意外释放。基于能量意外释放的角度解析部队训练事故的形成,按照功能作用对部队训练风险因素进行划分,构建了部队训练事故的风险因素连锁致因模型和风险防控屏障失误致因模型,厘清了训练风险因素和风险防控屏障失效与事故发生的连锁关系,为部队科学开展训练事故防控明确了重点和方向。

基于能量释放理论的采场顶板极限跨距研究

基于对现有能量释放率和采场顶板跨距计算研究的基础上,将能量释放率运用于采场顶板跨距计算,经过理论计算得到对于单个采场和多个采场开采时,能量释放率均能适用,且采场失稳的能量释放主要是由顶板失稳造成的。在此基础上提出适用于采场失稳的面能量释放的概念和计算公式,并推导出顶板极限跨距和安全厚度的计算公式,可知顶板极限跨距和顶板安全厚度与弹性模量、埋深等呈非线性关系,将顶板极限跨距计算公式运用于其他矿山得到验证,并运用于挑水河磷矿开采的顶板极限跨距的计算,指导实际生产,也为顶板极限跨距和安全厚度计算提出新思路和方法。

岩体动力失稳终止点、能量释放量解析解与图解

以精确和近似突变模型方式,按Ⅱ体的步调,给出了岩体系统动力失稳弹性能释放量的解析解和图解;将地震、岩爆前后阶段岩体系统稳定性的定性认识提高到定量描述;严格确定了岩体系统弹性能瞬间释放终止点位置,为计算地震效率、研究释放的地震能量级、地震应力降、震后断层错距和围岩弹性应变恢复量提供了科学依据。系统失稳时具备对外界做功的本领,地震波能便是失稳的岩体系统以破坏性方式对环境做功。给出的弹性能释放量图解中蕴涵了丰富的信息量,为确定岩体动力失稳问题的数学模型是折迭突变模型给出有力佐证。

沂沭断裂带两侧地区地震能量释放与块体相对运动的关系

日本M_W9.0地震后沂沭断裂带及其两侧地区中小地震活动频繁。文中利用连续GPS数据和滑动块体模型研究了上述地震活动的能量释放过程与沂沭断裂带两侧块体相对运动过程的关系,为该地区的地震危险性分析提供依据。结果表明:1)沂沭断裂带周围250~500km、时间窗长为3~10月的地震总释放能量折算震级M与两侧块体相对运动呈较好的相关性,最优相关系数为0.74,T检验显示两者显著线性相关;2)两者相关性的空间分布显示两侧块体的相对运动对沂沭断裂带北部至胶东半岛地区及鲁西南—河南交界地区的地震能量释放影响明显;3)研究区总释放能量折算震级M与两侧块体的相对运动速率V呈M=0.51×V+3.9的线性关系,2015年底—2016年研究区存在地震能量积累现象,2017年发生的长岛震群可能与此有关。

内爆炸后燃烧反应率时间历程理论预估及能量释放常数确定方法

[目的]约束空间内爆炸后燃烧效应涉及复杂的多组分化学反应燃烧过程,采用简化的反应率模型近似描述后燃烧效应具有一定的合理性和工程应用价值。然而,如何预估模型中的反应率时间历程及确定能量释放常数,仍是需要进一步解决的问题。为此,[方法]提出一种后燃烧反应率时间历程的理论预估方法,在此基础上采用化学反应动力学方法确定内爆炸化学反应时间,进而确定能量释放常数。[结果]研究表明:虽然在爆炸初期和爆炸后期理论预估公式与数值计算结果存在一定的差异,但总体趋势吻合较好;按照化学反应动力学分析方法近似确定化学反应结束时刻具有一定的合理性和可靠性。[结论]研究结果可为抗爆结构设计及毁伤评估提供一定的参考和指导。

基于损伤能量释放率的混凝土损伤断裂耦合效应分析

混凝土损伤断裂过程伴随着能量耗散过程或不可逆的热力学过程,断裂和损伤实际上是一交织发展的耦合过程。本文主要针对I型张开型裂纹进行研究,参照双G模型理论和损伤能量释放率的概念,推导出裂纹尖端邻域内损伤场与断裂场的耦合参数、损伤型的能量释放率。应用虚拟裂纹闭合法对一组三点弯曲梁进行数值模拟,说明了该参数可以用来描述裂纹邻域内的物理场,以此代替无损材料中能量释放率的概念。将其与加载过程中能量释放率G、损伤能量释放率Y随缝长变化的规律作比较,给出裂纹失稳时对应的损伤型能量释放率,并说明损伤型的能量释放率可以合理地描述裂纹前沿邻域内损伤断裂的耦合场。

火灾探测的能量模型及其应用

从传感器信号及信号处理角度深入分析了受探系统的能量释放特点 ,建立了火灾信号检测的能量模型 。

首都圈年累积释放地震能量的拓扑预测

拓补预测实际上是ＧＭ（１，１）模型群的预测。将首都圈年累积释放地震能量的统计结果作为建模的基本数据，建立相应的拓扑预测模型，对２０００年以前首都圈年累积释放地震能量的发展趋势作出初步预测。

高压放电冲击波的变能量释放问题

以高压放电冲击波实验为基础,运用特征线法进行数值模拟,研究了变能量冲击波问题,得出了与实验结果符合较好的结果,对变能量冲击波的能量补充机理有了新的认识。

狭窄煤柱冲击地压的折迭突变模型

对简化的狭窄煤柱岩爆分析模型,通过功、能增量平衡关系的途径,导出狭窄煤柱岩爆的突变模式属折迭突变模型。该突变模型的平衡方程和平衡路径所展示的全部性态, 可对煤柱以岩爆形式破坏和渐进形式破坏过程中,包括系统稳定性在内的所有行为,作一一相对应的描述。并首次给出的岩梁弹性能变化(释放)率曲线包含了丰富的信息量,对理解岩梁-煤柱系统在各阶段的行为规律有着重要的作用。所给出的能量输入率0=J,是系统失稳临界条件的提法和表达式中蕴涵了Cook刚度判据,故看作是Cook判据能量形式的动态推广。利用能量输入率可将极限状态下岩煤系统稳定性的定性认识提高到用定量形式描述,为岩煤系统稳定性的表述赋予新的形式。

三轴压缩下岩石／混凝土的三维细观损伤模型

考虑三轴压应力作用下的无限大体深埋椭圆形裂纹的变形场,给出了闭合椭圆形微裂纹的能量释放率.采用能量平衡方法分析了闭合椭圆形微裂纹的扩展条件,得到了代表性体积单元中具有任意空间取向的单个闭合椭圆形微裂纹及其扩展引起的附加柔度张量.分析了闭合椭圆形微裂纹的偏折扩展,得到了微裂纹偏折扩展引起的附加柔度张量.采用Taylor方法考虑微裂纹系统对代表性体积单元变形的影响,引入概率密度函数,得到了三轴压缩下岩石/混凝土的三维细观损伤模型.分析了混凝土的单轴压缩特性,结果表明该模型能够很好地描述实验现象.

利用损伤力学模型研究地震前兆现象

在地震等灾变破坏发生之前会出现一定的前兆现象,本文通过损伤力学模型,运用数值计算的方法对此进行了研究.从计算结果可以看到,在灾变破坏发生之前,由损伤所释放的能量(能量释放)和加卸载响应比值Y都发生了异常明显的变化,这表明二者具有相同的物理机制,在一定程度上都能够较为定量地刻画出系统的损伤演化过程.如果把二者相结合则可能对地震等灾变破坏做出更为准确的预测,本文结合实际震例对此也进行了一定的研究.

碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度双参数断裂模型

对两种尺寸碾压混凝土三点弯曲梁进行了断裂试验,获得了荷载和裂缝口张开位移P-M全曲线及荷载和加载点位移P-δ全曲线,分析了碾压混凝土的断裂参数、临界有效裂缝长度和临界裂缝尖端张开位移等一系列空白参数.运用双K和双G断裂理论,分别建立了碾压混凝土拱坝诱导缝等效强度的非线性断裂模型和断裂能量分析模型,从非线性应力场和能量释放率角度明确了诱导缝的起裂、稳定扩展和失稳扩展的计算方法,对两种模型计算结果进行了相互比较,并用有限元和沙牌拱坝的工程实际观测值验证了模型的可靠性.给出了拱坝诱导缝的最佳布置间距、设置位置等.实践证明,该模型可提高碾压混凝土拱坝诱导缝的设计水平,且具有工程实用价值.