爆炸荷载作用下地下结构破坏模式研究

爆炸荷载作用下地下结构动力响应一直是一个研究的热点问题,但是对于爆炸荷载作用下地下拱形结构破坏模式研究比较少,由于地下工程设计和爆炸荷载作用的双重特殊性,实验研究实现的难度较大,文中利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟通用程序,采用流固耦合算法对不同跨度的地下拱形结构进行了不同装药量和起爆位置的数值模拟,对地下结构与围岩的动力相互作用机理进行了研究,得到了不同装药、不同起爆位置时各种跨度地下拱形结构的破坏模式。     

钢筋混凝土楼板在爆炸荷载作用下破坏模式和抗爆性能分析

利用LS-DYNA软件对钢筋混凝土楼板在爆炸荷载作用下的毁伤破坏进行数值模拟研究,得到了钢筋混凝土楼板在不同当量的装药、爆距作用下发生不同的3种破坏模式。在此基础上分析不同钢筋混凝土抗压强度、比例距离及爆点相对于楼板的方位角、俯仰角与楼板毁伤破坏程度之间的关系。研究结果表明:当峰值压力较大,作用时间较短时楼板主要发生剪切崩塌破坏;而在峰值压力较小,作用时间较长时,钢筋混凝土板主要发生中部弯曲破坏;随着混凝土抗压强度和比例距离的增加,楼板的破坏程度逐渐减小;随着爆点俯仰角的增加,楼板的破坏程度逐渐增大,不同的爆炸方位角对钢筋混凝土楼板的毁伤破坏影响较小。研究结果可为工程应用及毁伤评估提供参考。     

爆炸荷载作用下柔性边界钢筋混凝上梁的力响应与破坏模式分析

基于Euler-Bernoulli梁理论,推导了柔性边界钢筋混凝土梁在爆炸荷载作用下的弹塑性动力响应计算方法,并结合钢筋混凝土构件的动态极限抗力判别方法,分析了动荷载特征、支座刚度及支座阻尼对柔性边界钢筋混凝土梁破坏模式的影响规律.结果表明:在爆炸荷载作用下,柔性边界钢筋混凝土梁的破坏模式不仅与动载特性有关,还取决于边...     

爆炸冲击荷载作用下拱结构的弹塑性动力响应研究

采用数值模拟方法,研究拱结构在爆炸冲击荷载作用下的弹塑性动力响应。结构动力屈曲临界荷载由B-R 准则判定。研究结果表明:拱结构的动力响应过程可划分为4 个典型阶段,即弹性振动阶段、弹塑性稳定振动阶段、反直观动力响应阶段和压溃破坏阶段,拱结构反直观动力响应是其发生动力屈曲以后处于不稳定平衡状态中的一种动力响应模式;爆炸冲击持续时间越长,拱结构动力屈曲临界荷载越小;当冲击持续时间在某一范围内时,结构发生动力屈曲以后会出现反直观动力响应;爆炸冲击持续时间太长或太短,结构发生动力屈曲以后将不会出现反直观动力响应,即结构一旦发生屈曲就会出现毫无征兆的突然破坏,动力屈曲临界荷载就是动力失效荷载。     

爆炸荷载结构等效静载动力系数研究

为研究爆炸荷载数学模型对结构等效静载动力系数计算结果的影响程度,根据爆炸荷载等效单自由度结构体系弹性与弹塑性微分方程,以超压峰值、正超压冲量相等为对比条件,分别求解线性衰减荷载与指数型衰减荷载两种数学模式下延性比与等效静载动力系数之间的隐式函数表达式;结合我国现行的抗爆设计规范及指数型衰减荷载形状调整参数a,完成了a取值为1.27、1.44及1.61的3种工况动力系数计算,并与相对应的线性衰减荷载结果对比。研究结果表明：规范采用的线性衰减荷载计算模型更适用于延性比β＜3.0的结构设计;指数型衰减荷载可涵盖工程设计延性比β≤5.0的所有范围,且更适用于β≥3.0的结构。     

爆炸荷载作用下内衬钢板的混凝土组合结构的局部效应分析

内衬钢板被广泛应用于军事工程的加固改造,以增强结构的防震塌局部破坏能力.但由于在爆炸荷载作用下内衬钢板的混凝土组合结构的局部破坏机理尚未完全搞清,因此本文利用以前建立的层状波动计算模型分析对比了有无钢板加固时混凝土中的应力变化情况,进一步研究了内衬钢板后组合结构在爆炸荷载作用下的防震塌破坏机理,并分析了混凝土钢板组合结构在爆炸荷载作用下的局部受力行为和破坏形态,可为工程设计提供理论依据.     

软化材料的弹塑性有限元分析

给出了软化材料弹塑性有限元分析的基本算法：选用显式Euler法作为本构积分方案;在结构未达到极限荷载前采用初应力法配合Thomas加速方案作为平衡迭代方法;而当结构接近极限荷载时,程序转换为弧长法控制迭代,使结构越过极值点进入软化区直至破坏。最后,讨论了该领域面临的重要问题——由于材料软化而导致的应变局部化现象及其有限元模拟。     

异常荷载下导弹（火箭）级间连接结构失效分析

依据导弹（火箭）级间螺栓法兰连接结构特点,简化制作两组原理性实验件,设计进行了横向冲击和准静态荷载两种工况作用下连接结构失效实验。通过对比两种加载速率下的破坏结果,分析冲击力、加载力、螺栓响应数据和连接界面开缝位移数据,总结了连接结构的失效机理。此外,建立了针对连接结构失效进程仿真的有限元模型,并通过实测数据对其检验校核。研究结果表明：连接结构在横向异常荷载作用下呈序列失效特点,单个螺栓由于法兰盘“杠杆效应“存在明显弯曲变形,实际失效模式为“拉弯耦合”失效;冲击加载下螺栓材料“应变率效应”不显著,在本构模型的选择上可暂时不考虑动态加载的“应变率效应”;与实测数据对比可见,基于Abaqus显式算法的仿真模型,对连接结构失效进程的模拟误差在15%以内,工程中可以认为数值仿真得出的结论是可靠的。     

MCA法模拟研究骨料对混凝土靶抗弹性能的影响

采用自行研制的移动元胞自动机法数值软件,对弹以700 m／s的速度垂直侵彻骨料含量(质量分数)为20％,40％,60％三种配比混凝土靶的过程进行二维数值模拟计算。数值模拟结果表明,侵彻过程是一个局部破坏过程,侵彻点附近骨料的含量及分布对混凝土靶抗弹性能影响较大,并得到了侵彻深度与冲击速度的关系曲线,从而说明了本计算方法是计算和模拟高速侵彻问题的有效工具。     

航天器防护结构弹道极限数值模拟

采用AUTODYN-2D无网格SPH数值技术, 对遭遇速度为(2～11)km/s条件下球形铝弹丸正碰撞Whipple防护结构的弹道极限(临界弹丸直径)进行了数值模拟.结果表明,数值模拟结果与实验值相当吻合,且弹道极限随碰撞速度增大呈现为三种不同的变化趋势.当碰撞速度V≤3km/s或V≥7km/s时,临界弹丸直径随碰撞速度增大而减小;当3km/s<V<7km/s时,临界弹丸直径随碰撞速度增大而增大.     

静压桩压入过程的现场试验和数值模拟

为了研究静压桩在沉桩期间的力学特性和承载性状,通过静力压桩试验及载荷试验,分析了沉桩过程和载荷试验中摩阻力随埋深的变化;对非饱和黄土地区静压桩在施工过程中的承载性状及沉桩机理进行了研究,得出静压桩在非饱和黄土中的沉桩特性;将ANSYS计算值与实际测试数据进行对比,二者发展趋势较一致,说明ANSYS分析的结果可以为以后的工程设计和施工提供借鉴和参考。     

导弹飞行过程中动态载荷识别方法

导弹在飞行过程中的外部载荷会导致结构振动,从而引发燃烧不稳定。为了更好地理解燃烧不稳定性,预测外部载荷是很重要的。该文提出了一种基于神经网络的动态载荷识别方法。首先,设计并加工了导弹模型,进行有限元模态分析与模态试验,提取典型模态振动频率,验证了所使用有限元模型的合理性。该方法基于有限元模型开展仿真计算,神经网络由仿真结果中的足够样本数据训练,从而使神经网络能够识别典型载荷。搭建地面试验系统,开展地面激励实验获取相关数据,首先进行典型载荷识别,相对误差可达1.21%,验证了所训练神经网络的准确性和试验系统的可行性。随后对随机载荷进行识别,结果表明,用所提方法识别随机动载荷相对误差小于1.82%,该载荷识别方法具有良好的识别能力。对于导弹结构设计和发动机燃烧不稳定的预测具有重要意义。     

火炮发射药床冲击破碎动力学仿真研究

为了研究发射装药引起膛炸的基本原理,确保火炮武器系统发射过程安全,实现末端毁伤效应,从理论分析计算的角度出发,基于离散单元法,建立了火炮发射药床冲击破碎动力学仿真模型,模拟了大口径火炮发射药床在燃气流冲击载荷下的破碎过程,并与有限元计算软件LS-DYNA的结果进行对比,结果表明,离散单元法和有限元法计算结果几乎一致,验证了该方法的准确性。该计算方法对发射装药发射安全性研究具有一定理论实用价值。     

瞬态载荷作用下船体板架结构单参数畸变响应模型研究

从工程实际出发,以船体板架结构为例,采用数值分析方法,讨论在缩比模型设计中板的厚度不能与长/宽按同一比例缩小时的模型畸变方法。根据有限元预测系数法,采用数值分析预测畸变模型的动响应畸变系数,实现用畸变模型预测原型的动响应特性。     

静载和疲劳载荷共同作用下的结构可靠性分析

对在静载荷和疲劳载荷共同作用下的结构系统中的各失效元件的失效时间进行研究。首先,分析了失效路径中第一个失效元件的静载失效和疲劳失效时间,建立了两种失效时间下的安全余量方程,分别计算两种失效模式下的可靠性指标。通过对比两个可靠性指标的大小,得出了第一个元件的失效模式和失效时间。其次,在第一个失效元件失效时间的基础上,分析了失效路径中未失效元件的剩余强度和累积损伤,从而得出了失效路径中各元件的失效时间,为建立安全余量方程提供了合理的表达式。通过算例表明,本文方法符合工程实际,为在静载荷和疲劳载荷共同作用下的结构系统的可靠性分析提供了一个合理的方法。     

冲击载荷下轨道炮刨削形成机理及仿真分析

针对电磁轨道炮的发射特点,提出了微凸体引起的刨削形成机理;根据实际轨道炮的结构和载荷特点,利用ABAQUS有限元软件在不同的参数条件下进行了仿真计算;发现刨槽的尺寸主要取决于枢轨间相对滑动速度和电枢长度,滑动速度越高刨槽就越宽,而且刨槽尺寸随着电枢长度的加长而变长,但是枢轨界面载荷对刨槽尺寸的影响不大;轨道刨削形成机理的提出及仿真计算,为电磁轨道炮的抗刨削技术研究提供了参考和指导。     

高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器动力学特性研究

为探究筒型电磁阻尼器在高冲击环境下的制动效果,开展了高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器的动力学特性研究。基于ANSYS Maxwell电磁学有限元软件建立筒型电磁阻尼器二维数值仿真模型;通过对数值模型进行计算,获得筒型电磁阻尼器在冲击载荷作用下的阻尼输出特性和动力学特性,研究分析了内筒和外筒电磁阻尼力的分布特点;重点探究了导磁筒厚度、导电筒厚度、气隙宽度以及磁靴厚度等参数对动力学特性的影响。研究结果表明:双筒型电磁阻尼器的阻尼力主要由内外导电筒提供,外导电筒占据主导部分;内外导磁筒厚度在一定范围内不会对阻尼力产生影响。     

温度载荷下材料参数对药柱结构完整性的影响

利用有限元方法,分析了在温度载荷下,模量、泊松比、热膨胀系数等材料参数对固体火箭发动机药柱结构完整性的影响,对比了固化降温时药柱的应变随材料参数的变化趋势,并从中找出了一些有益的规律。     

爆炸冲击技术研究

爆炸冲击波技术在军事和建筑等领域均存在广泛的应用性.通过ANSYS/LS-DYNA软件可进行爆炸冲击建模,而有限元分析方法是进行爆炸冲击问题研究的方法之一.其数值模拟方法包括有限单元法、有限差分法、有限体积法等.有限差分法和动力有限元法是目前冲击载荷作用下,动力结构响应数值计算中应用最多的方法.     

波浪对航行体高速入水载荷特性影响

波浪条件下航行体高速入水的载荷特性是影响该类航行体总体方案及结构设计的关键因素.采用流体体积多相流模型和动网格技术建立高速入水数值模拟方法,通过试验验证计算方法的准确性和适用性,并分析入水角度和波浪参数等因素对高速入水轴向载荷的影响规律.结果表明:轴向冲击力系数峰值随着入水角度增大而增大,且与入水角的正切函数值呈线性关...