冲击荷载作用下地铁隧道盾构管片破坏特性

为了研究冲击荷载下地铁隧道盾构管片的破坏特性,采用轻气炮试验和动力有限元数值模拟相结合的研究方法,对冲击荷载下盾构管片的破坏情况进行分析,通过分析管片单元的应力状态研究了冲击荷载下盾构管片的破坏机理。结果表明:以冲击位置为中心,盾构管片试件表面径向主要受压,环向主要受拉,相同位置压应变大于拉应变;不同速度子弹冲击下,管片正面冲击坑水平方向及竖直方向尺寸相差不大;随着子弹速度的增加,管片正面冲击坑尺寸不断增大,冲击坑的深度不断增加,冲击坑等效直径增长随子弹冲击速度增加呈“三段式”;沿着子弹冲击方向,盾构管片试件单元应力状态从三向受压变化到三向受拉,盾构管片冲击正面混凝土受压破碎,盾构管片冲击背面发生受拉破坏。研究结果可为管片抗冲击设计提供一定的理论基础。

透明陶瓷夹层结构冲击响应及BP神经网络预测

首先,选择以蓝宝石陶瓷为迎弹层、二氧化硅无机玻璃和聚碳酸酯有机玻璃为吸能层和聚氨酯为胶结材料的透明夹层结构为研究对象,采用一级轻气炮对试样进行了冲击实验,试样呈现陶瓷层弯曲失效破坏主导和冲击压缩破坏主导的2种破坏模式,通过高速摄像详细记录裂纹动态扩展过程。然后,采用Abaqus有限元软件对多组结构层厚度配比的透明夹层结构进行120、150、180 m/s速度的弹体冲击模拟,针对陶瓷材料引入了基于JH-2本构模型的子程序,并结合单元删除法,对裂纹扩展和碎片飞溅过程进行了数值模拟。模拟结果与实验结果吻合较好。最后,采用BP神经网络算法对冲击点后侧位移峰值进行了预测,单层和多层神经网络模型平均计算耗时分别为1和3 min,与位移峰值的数值模拟结果相比,2种神经网络模型预测结果的平均相对误差分别为7.6%和3.2%。该BP神经网络模型计算时效和精度都满足要求,相比传统消耗5 h的有限元计算,节省大量时间,可对透明夹层结构的设计提供指导。

石灰岩冲击损伤实验与破碎特性研究

利用一级轻气炮对石灰岩试件进行冲击损伤实验，采用锰铜压力计对冲击波作用过程进行压力测试，对冲击后的试件进行声波探测和剖切观察，研究石灰岩冲击损伤与破碎特征。实验与分析结果表明，在飞片直径小于试件直径、试件自由面条件较好、碰撞压力在1-1．7GPa的实验条件下，岩石试件的冲击损伤存在头部核心区、环状裂隙区、中部损伤区、底部破坏区的分区特性，且各区的损伤原理不同。软回收装置为试件的侧向和底部创造了良好的自由面条件，以致拉应力对岩石损伤起到了主导作用。最后用有限元软件LS-DYNA对岩石冲击过程进行数值模拟，分析岩石试件的冲击损伤作用，验证了实验结果的正确性。

火箭炮闭锁机构撞击失效过程建模及其验证

针对某火箭炮闭锁机构在强制解脱过程中产生的撞击失效问题,本文分析了影响撞击失效的主要因素,结合一般力学理论,推导出闭锁机构在火箭弹撞击下的失效过程规律,并建立了力学模型。应用该模型对某火箭弹闭锁机构的撞击失效过程进行分析,利用有限元仿真与建立的等效实验相结合的方法,验证了真实环境下闭锁机构撞击失效过程的规律,仿真结果和实验结果均与理论分析相吻合。结果表明:该文模型和方法适于闭锁机构撞击失效过程的理论和实验研究,可为撞击失效性能评估提供基础方法。

RDX粒度对改性单基药燃烧性能及力学性能的影响

为了研究RDX粒度对改性单基药性能的影响,采用溶剂法挤压成型工艺,制备了含不同粒径(0.5、7.6和100μm)RDX的改性单基药;通过密闭爆发器试验测试了改性单基药的燃烧性能;采用万能材料试验机、简支梁式抗冲击试验机测试了改性单基药的力学性能;并通过扫描电镜观察了冲击断面,分析了改性单基药的破坏机理。结果表明,当RDX质量分数为10%时,改性单基药的燃速随着RDX粒度的增大而增大;小粒径RDX(0.5与7.6μm)改性单基药燃烧稳定,当RDX粒径增至100μm时,改性单基药在60MPa附近的u-p曲线出现转折,燃速压力指数突变,燃烧不稳定;改性单基药的抗压强度与抗冲击强度随着RDX粒度的增大而降低;RDX粒度显著影响发射药样品的断裂模式;当RDX粒度较小时,改性单基药的抗冲击强度主要受RDX颗粒与NC基体的界面黏结强度影响;当RDX粒度增大后,单基药的抗冲击强度主要受RDX颗粒的自身强度和其与NC基体的界面黏结强度共同影响。

混凝土材料的平板撞击实验与数值模拟研究

通过实验和数值模拟研究了混凝土材料在强冲击载荷（平板撞击）下的动态特性.采用内径57mm的一级轻气炮实验结合高阻锰铜压阻计的动态测试技术,得到了C40混凝土试样的原始电压-时间波形曲线,并换算得到相应的应力-时间波形;分析应力波传播速度,得到材料的最大应变率约为55.40×10s-1,压力峰值区间为0.340~2.702GPa.实测结果表明：不同位置处的压力在快速上升至峰值后均随时间衰减,且冲击波峰值随传播距离快速衰减,呈现出明显的粘弹性特征和耗散特性.并利用LS-DYNA程序对混凝土试样的平板撞击实验过程进行了数值模拟,模拟的应力-时间曲线与实测压力波形走势完全一致,峰值很接近,整体吻合较好.