球体低速斜撞击成坑规律试验研究

通过设计球体发射低速撞击试验装置,系统开展不同角度条件下球体撞击干砂靶成坑试验,定量分析撞击速度、角度对撞击坑型的影响,定性分析球体低速斜撞击干砂靶的成坑过程及机理,修正低速斜撞击条件下的成坑相似律.讨论所修正的相似律在不同撞击条件下的适用性及其在天文学上的应用.试验结果表明,坑型随撞击速度的增加而增大;坑长、坑体积随撞击角度增加而增加,坑宽随撞击角度的增加先减小再增加,坑深随撞击角度的增加先增加后减小;成坑体积可由撞击角度、撞击速度、球体尺寸、球体密度、重力参数进行缩放得到;低速斜撞击成坑过程中动量和能量共同影响耗散冲击过程.

露天煤矿煤层爆破漏斗关键因素研究

高寒地区露天煤矿爆破作业后产生的大块煤体在一定程度上加剧了露天煤矿运输设备损耗,大块煤体会在运输环节对胶带产生一定的破坏,更甚者会堵塞破碎站,进而严重影响露天矿正常生产。为控制露天矿爆破作业后的煤体大块率,提高露天煤矿经济效益,基于利文斯顿爆破漏斗理论,进行高寒地区煤层爆破漏斗实验设计,在理论分析的基础上进行了现场冻煤层爆破漏斗实验,揭示了高寒地区煤层爆破漏斗参数随不同装药结构、孔深、装药量的变化规律,最终采用灰色关联度方法分析出不同影响因素对效果指标之间的影响程度。结果表明:大块率的影响因素按照其程度从大到小依次为:孔深、装药量、装药结构;爆破漏斗半径的影响因素按照其程度从大到小依次为:装药量、孔深、装药结构;漏斗体积的影响因素按照其影响程度从大到小依次为:孔深、装药量、装药结构。

柱形装药土介质爆炸成坑效应的数值模拟研究

本文指出在爆炸案件中,为便于携带、掩人耳目,犯罪分子采用的炸药包装物常为瓶、罐等柱形物体;土体是爆炸现场的常见介质,土介质爆炸成坑效应的研究对爆炸案的现场重建等技术工作具有重要意义。为了研究柱形装药土介质爆炸成坑效应,通过量纲分析得出了一定条件下炸坑比例直径、炸坑比例深度是柱体比例半径和比例埋深的二元函数,并通过LS-DYNA模拟了不同柱体比例半径、比例埋深的爆炸成坑过程,根据模拟实验数据拟合出了该函数关系,最终得到了爆炸抛掷作用直径、炸坑真实深度与装药半径、炸药埋深之间的关系。

月球极区附近典型的月面等离子体环境及地形的遮挡效应分析

由于特殊的环境条件,月球南极地区近年来逐渐成为月面着陆探测重点关注的区域。在未来开展月面南极地区探测时,探测器将受到月面复杂环境的影响。月球处于较复杂的空间等离子体环境,对南极地区月面探测器带电影响较大的环境主要包括太阳风环境、磁鞘环境和等离子体片环境等。计算在不同空间等离子体环境条件下,月球极区月面巡视器表面及附近的电位分布,并分析电位分布形成的原因。建立典型撞击坑的仿真模型,探索撞击坑附近不同带电粒子的分布以及尘埃颗粒的迁移特征。研究结果将加深对月球极区月面环境的认识,为月面探测活动中遇到的环境问题提供理论参考。

高纬高寒地区冻土爆破效果优化研究

针对高寒高纬度地区不同冻土厚度下爆破块度大块率高的难题,在乌努格吐山铜钼矿冬季低温下进行爆破漏斗试验。根据试验结果利用利文斯顿爆破漏斗理论确定了冻土装药参数与爆破漏斗参数之间的关系,计算出冻土层的变形能系数,分析了不同冻土层厚度的爆破漏斗特性曲线。在装药量为4 kg时,冻土临界深度为1.3 m,最佳埋置深度为0.84 m,变形能系数为1.06;在装药量为8 kg时,冻土临界深度为1.7 m,最佳埋置深度为1.2 m,变形能系数为1.05;在装药量为12 kg时,冻土临界深度为2.2 m,最佳埋置深度为1.34 m,变形能系数为0.95。根据爆破立方根定律,推导出适用于现场冻土区的最佳装药参数,经过对不同冻土层厚度多种爆破参数下爆破效果对比分析,采取“分区域,分阶段”原则优化爆破效果,对于弱冻层区域采用减小堵塞长度并增加装药高度的方法提高爆破质量;对于强冻土区主爆孔周围增加辅助孔来降低冻土层大块率。总结出适用于高寒地区随冻土层厚度变化的爆破参数优化方案,爆破效果改善明显,在很大程度上降低了冻土层爆破后的大块率产出,提高供矿率。

岩石侵彻爆炸效应的数值模拟

运用非线性有限元和爆炸冲击波理论,对侵彻爆炸条件下岩石的破坏效应,如爆炸波传播过程、爆炸成坑效应进行了模拟。计算中对炸药直接划分单元,算例结果验证了所提方法的有效性。

侵彻爆炸条件下岩石边坡破坏效应的数值模拟

运用爆炸冲击非线性有限元理论,对侵彻爆炸条件下岩石边坡的破坏,如爆炸成坑效应、爆炸波传播过程进行了模拟,算例结果验证了本文方法的有效性。在此基础上,假定在拉力作用下单元可以分离,岩石单元和炸药单元之间都为可破坏接触面,对岩石破碎过程进行了模拟,算例结果与实际情况比较符合。

B61-11钻地核弹的侵彻深度与成坑效应

利用现有的核爆炸理论,根据B-61-11核钻地弹的弹体参数及其撞地速度,通过选择合理的钻地经验公式,对不同速度下不同介质材料侵彻深度及成坑效应进行计算,并对地下工程口部的毁伤效应进行了初步分析,结果表明工程口部结构层在B61-11的侵彻爆炸作用下坑道将产生严重破坏。

激光诱导熔穴对等离子体辐射增强效应的研究

采用高能量钕玻璃激光器输出的单脉冲激光重复作用于土壤样品表面同一位置,利用光谱采集系统对序列激光脉冲作用下形成的等离子体发射光谱进行采集。实验结果显示:在熔穴孔径的约束作用下,激光诱导产生的土壤等离子体辐射不断增强,谱线强度和信背比都随着作用脉冲个数的增加有不同幅度的提高。通过采集等离子体像及熔穴形貌的图片,对等离子体形状、激光诱导熔穴形貌以及激光烧蚀样品质量进行了研究,初步探究了激光诱导熔穴对等离子体辐射增强的内在机理。在序列激光脉冲作用下,所形成等离子体的体积先是逐渐增大,尾焰发生畸变,然后体积慢慢变小,并且颜色从浅黄色逐渐变为白色,意味着温度在不断升高。激光诱导熔穴的形状比较规则,从孔穴底部到顶部直径逐渐增大,基本成圆锥形。激光烧蚀样品质量随着脉冲个数的增加而递减。借助熔穴的约束作用、孔壁多次反射过程所产生的Fresnel(菲涅耳)吸收以及逆韧致辐射吸收提高了蒸发物质的原子化程度,增大了等离子体辐射强度。

强流脉冲离子束辐照45钢表面热效应的模拟

以Fourier瞬态传热方程为基础,确定了强流脉冲离子束(HIPIB)热效应的基本传热方程,对靶材45钢进行不同能量参数的HIPIB辐照热效应的模拟计算.针对离子注入金属内部的情况,在模拟束流加载方式上分别采用体加载和面加载,比较了两种加载计算结果之间的差距.本算法的另一个改进就是在高能量辐照下,用单元死活法对蚀坑部分材料的消失进行模拟.结果表明,用单元死活法模拟单元的失效,更能符合HIPIB辐照金属表面热效应的蚀坑机制;单元死活法对靶材的升温过程没有明显影响,但对冷却阶段,可以显著提高模拟的精度.

深度分辨率对多层薄膜样品SIMS分析的影响

组分元素和杂质在多层薄膜样品中深度分布的ＳＩＭＳ剖析结果总是偏离其真实的分布情况，这是由一次离子溅射样品时的物理过程以及溅射坑底的不平整所造成的。轰击离子在样品内所引起的混合效应，以及坑底的不平整导致了某一时刻的二次离子来自样品中的不同深度。因此，为了提高ＳＩＭＳ分析的深度分辨率，必须注意克服这两种影响因素．

基于SPH-FEM耦合法的土体爆炸效应数值研究

岩土体爆炸破坏问题是岩土工程领域的研究热点,为开展小当量集团装药在不同埋置深度时的土中爆炸效应分析研究,在LS-DYNA框架内建立基于光滑粒子流体动力学-有限元耦合方法(SPH-FEM)的砂土地基爆炸效应分析模型。计算结果表明:浅埋装药时最大爆坑深度到达时刻远在最大爆坑直径之前,地基表层砂土体剪切流场对爆坑直径的发展具有决定性作用;随着药包埋置深度的增加存在一个临界爆坑直径,爆坑直径近似认为只与药包当量和埋置深度相关,经简化与经验假定之后得到的爆坑直径与埋药深度之比与比例距离近似呈直线关系;砂土中爆炸波在近区表现为强间断的冲击波形式,压缩作用是造成近区砂土大变形流动的主要因素,而在爆炸远区则转变为连续的应力波形式;土中爆炸波峰值压力随比例爆距的衰减规律与经验曲线基本一致。研究结果可以为地基工程的抗爆设计及加固提供参考。

扫描定点法在Si/Mo多层膜材料深度剖面分析中的应用

:用对比方式对分割成二等分的同一Si/Mo多层非晶薄膜样品分别作了RAS POINTMODE和POINTMODE的二次离子质谱深度剖面分析 ,前者是把RASMODE(扫描法 )与POINTMODE(定点法 )有效结合起来的一种方法 ,即所谓扫描 -定点法。实验证明 ,扫描 -定点法有效地克服了弹坑效应 (Cratereffects)。

不同粒径岩屑抗剪性能及水孔填塞效果研究

针对云南华联锌铟股份有限公司矿山采矿大孔径露天台阶深孔爆破中的水孔填塞质量及冲孔问题,通过炮孔填塞基础理论、岩屑颗粒抗剪性能基础力学实验、矿山生产现场爆破漏斗实验等方法,对矿山大理岩岩屑颗粒粒径对填塞体的力学性能和填塞质量影响开展了一系列研究,分别构建了爆破漏斗体积及爆破漏斗半径随填塞料粒径大小数学表达式。研究结果表明:粒径大于0.5 mm的牙轮钻岩屑颗粒占比较高区域集中在岩屑堆短边0.2~0.7 m、长边0.2~1.2 m范围内;水孔填塞效果判定的主要力学参数为岩屑颗粒抗剪性能,随着岩屑颗粒粒径的增加内摩擦角呈现增大趋势,黏聚力则明显下降,可认为是无黏性颗粒堆积体;爆破漏斗体积及半径随粒径增长呈现指数的先增长后稳定的变化趋势,最佳填塞料粒径区间为1~3 mm。经现场生产实验,冲孔率由27%降低至4.6%,大块率下降了8%,故一定粒径范围的岩屑颗粒能很好地解决露天水孔填塞爆破效果问题。该研究结果不仅对水孔填塞理论进行了补充和完善,还为水孔填塞技术设计提供了依据。

岩石时效损伤模型及其在工程爆破中应用

为了实现爆破智能化,降低爆破带来的负面影响,通过数值模拟预估出岩体中爆破诱发损伤的大小以及分布范围在工程上具有重要意义,其中科学合理的爆破损伤模型是关键。基于岩石介质是连续的、各向同性的、且存在初始裂纹的假设,把考虑时效的岩石拉裂损伤演化方程和双线形弹塑性本构结合起来,通过用户自定义简明地嵌入到大型LS-DYNA软件中,并引入了该软件中的侵蚀算法,对半无限岩体中临空面附近爆破漏斗问题进行了重点数值模拟,计算结果比较接近实际。本文方法在工程中将具有一定的参考价值。

神秘的金星

金星是地球的近邻"姐妹行星",它们的大小和质量相当。早先曾推想金星有类似于地球的生机环境,甚至存在生物。但近半个世纪的探测表明,金星是跟地球差异甚多的神秘奇特世界。例如,金星与地球的自转方向相反(逆向自转),且特缓慢,金星的一昼夜相当于116.75(地球)日,不到两昼夜就度过一金星年———"度日(昼夜)如年";它被浓密的大气和云层笼罩,难见表面的"庐山真面貌",表面气压达93 bar(1 bar=100 kPa),强烈的温室效应使表面气温达467℃,酷热而干燥的环境显然不会存在生物;60%表面高程差不超过500 m,仅5%表面高出2 km;跟有古老而严重陨击的月球和水星不同,金星整个表面似乎都是地质上年轻的,陨击坑少,而火山地貌占主导,平均年龄可能不超过5亿年,几乎90%的表面是固结的玄武岩浆,到处有熔岩流和各种火山,断裂和断层交割景观,但没有地球那样的板块构造特征,也没有海洋和河流。金星的很多秘密还需要进一步探测研究。

试论岩体结构面在台阶中深孔爆破中的作用和效果

文中介绍了单组结构面有机玻璃模型爆破实验的结果,提出了“似漏斗效应”的概念,进而就铅垂结构面对台阶垂直中深孔爆破最小抵抗线方向的影响进行了分析。

陨石撞击作用的微观动力学特征

山东苍山地区发现一大型陨石坑,通过大量的勘察工作,目前已找到一些重要的证据。其中的一些证据来自实验室的镜下鉴定和岩样的物质成分化学分析等手段,显示了陨石撞击作用下的动力学微观特征。通过仪器中子活化分析和放射化学中子活化分析,得出陨石坑内岩石中镍(Ni)、铱(Ir)、钴(Co)和钪(Sc)等元素含量随深度的变化曲线,表明钴、镍和铱成分含量在不同深度出现明显异常。镜下见玻屑构造、灰岩中鲕粒切断特征和聚片双晶消光等动力学构造特征和动力变质现象表明,这一地质区域曾遭受过来自陨星体(残骸)的巨大外力撞击。这些微观特征都可作为苍山星体(陨石)撞击作用事件的有力证据。

冲击变质效应与冲击变质的阶段:兼论岫岩陨石坑的证实

最近辽宁岫岩罗圈里的疑似陨石冲击坑,实施了深达307m的科学钻探,在107～149m深度发现一系列冲击波所产生的冲击变质的效应:含岩石熔体玻璃的多相角砾岩,石英击变面状页理和陨击玻璃等。从而使岫岩罗圈里陨石坑得到了证实。这是中国冲击变质作用研究方面的一大进展。研究确定陨石坑除了地形地貌特征之外,主要依靠冲击变质效应的发现。权威性的冲击变质效应是:震裂锥;高压,超高压矿物多形的出现;石英、长石等矿物中的面状页理以及震击均质体化和冲击玻璃的产生等。冲击波所产生的瞬时高压,不同于常规地质作用,它以应变速率极高并快速高温淬火和一定压力产生的后冲击温度等为特征,导致不同程度的冲击变质效应,可称为冲击变质阶段(stage of shock metamorphism),不同的冲击变质阶段,作为近似的压力计,可以用以衡量冲击变质的强度。

底部空气柱装药爆破效果模型试验研究

本文通过水泥砂浆模型上的一系列爆破漏斗试验,研究底部空气柱装药的爆破效果,分析了底部空气柱长度变化对爆破作用的影响规律。结果表明,底部空气柱长度与装药深度之比为0.4～0.8时,爆破效果最佳,爆破体积比传统的装药结构增大45％～55％,显著提高了炸药能量有效利用率。文中提出了底部空气柱效应新概念,探讨了底部空气柱效应的作用机理。