钢筋混凝土中爆炸破坏效应数值模拟分析

根据钢筋混凝土介质在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏特性,利用LS-DYNA程序流固耦合算法,使用能够反映拉伸破坏的Tayler-Chen-Kuszmanul(TCK)和反映压缩破坏的Holmqust-Johnson-Cook(HJC)材料模型,通过建立分离式钢筋混凝土有限元模型,进行了钢筋混凝土在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏效应的数值计算分析. 数值模拟能够很好地模拟钢筋混凝土内部爆炸时中心爆炸空腔压缩面和自由面的拉伸层裂破坏及漏斗坑形成过程,且与试验结果和理论计算吻合较好. 同时,由于钢筋的增强和止裂作用,钢筋混凝土中爆炸漏斗坑成阶梯型,且其破坏范围远小于混凝土介质.     

大长细比动能弹体弹塑性动力响应数值模拟

针对侵彻体结构动态响应问题,利用有限元程序得到Lagrange六面体常应力积分单元应力张量σij值,建立了获得侵彻体截面轴力、剪力、弯矩等广义载荷的方法.求解并分析了垂直侵彻和斜侵彻实验的大长细比弹体弹塑性动力响应.结果表明,基于最大惯性载荷的垂直侵彻弹体截面载荷分析对弹体强度设计是安全的,斜侵彻时轴向载荷与侧向载荷的交互作用可采用线性交互作用屈服面求解.     

弹体侵彻混凝土侧壁摩擦阻力研究

基于混凝土材料的动态球形空腔膨胀理论,建立了头部和侧壁分别具有不同摩擦系数的动能弹侵彻阻力模型,探讨了侧壁摩擦阻力对侵彻深度、过载曲线的影响以及不同初速度下侵彻阻力的构成.结果显示:对于CRH为3、长径比为7的卵形弹体侵彻45MPa混凝土,当弹体初速度介于800～1 300m/s时,忽略侧壁摩擦将会给侵深带来至少10%的误差;在侵彻过程中,侧壁阻力在总阻力中的比例一直在增大,侵彻结束瞬间达到最大;同时,在此速度范围内,侵彻阻力中的靶体惯性项不可忽略;当弹体初速度低于400m/s时,摩擦阻力和靶体惯性阻力对侵深的影响均可忽略.     

无线超压测试系统平地天线传输性能研究

针对冲击波测试的高效、准确和安全性需求,利用4G无线通信技术和存储测试方法研制出一套无线冲击波超压测试系统.开展了平地天线传输性能研究,建立了表征参考信号接收功率与任意传输距离关系的自由空间修正模型.验证实验结果表明,理论值与实验值吻合良好,参考信号接收功率随着传输距离的增大而减小.在一定范围内,平地影响因子随着接收端天线高度的增大而减小,自由空间传输路径损耗随之减小,而参考信号接收功率随之变大.      

玻璃钢-聚氨酯泡沫夹层板抗破片侵彻贯穿研究

为研究环氧树脂玻璃钢-聚氨酯泡沫夹层复合材料靶的抗弹性能,利用弹道枪发射钨合金球形破片撞击不同厚度的单层板及不同组合方式的夹层靶板.获得了不同入射速度下靶板的破坏形貌,通过高速摄影测得破片初速与余速,并利用上下调整速度法估算出靶板弹道极限速度,分析了结构特征对复合材料靶比吸收能的影响,在此基础上,对常用理论模型进行计算对比分析.结果表明:玻璃纤维抽拔、拉伸断裂是靶板吸收能量的主要方式;聚氨酯泡沫抗弹性能较差,作为夹层材料主要作用是防护冲击波;靶板的比吸能与面密度之间呈二次函数抛物线关系,而在相同面密度下,夹层板的吸能总体上是随着玻璃钢占比的增加而增强;THOR公式更加适用于这种材料夹层板的弹道极限计算.      

超细金刚石与树脂基体间界面层的研究

为观察和分析复合树脂中超细金刚石填料与基体间界面层的结构及其作用机理,合成了仅添加改性超细金刚石为增强体的复合树脂,对该树脂进行了机械性能测试、透射电镜观察以及红外光谱等测试.结果表明超细金刚石的加入可以明显提高树脂的机械性能,并观察到纳米金刚石颗粒与基体之间存在着界面层.在光照固化以后,界面层中的双键在光引发剂的催化下随机地与其附近的其他分子上的双键发生反应,DND与基体之间由氢键、分子间作用力等较弱的结合方式变成通过化学键连接的牢固的结合方式,使得树脂抵抗外界载荷的能力获得了极大提高.     

高温球体与水的沸腾传热特性研究

为研究高温流体与水的传热特性,采用理论分析与自由界面追踪数值技术对高温球体表面的沸腾传热过程进行研究,得到球体表面传热特性的变化规律. 分析结果表明,当球体温度不变时,蒸气膜层厚度自前滞点往后逐渐增大,膜层内温度呈非线性分布降低,速率呈抛物型分布. 当球体温度提高时蒸气膜层厚度变大,相应的蒸气速率峰值也变大,球面传热系数却变小. 数值仿真结果显示了气-液界面上不稳定性波动发展和气泡成长过程,较为真实地反映出沸腾传热的动态过程.      

有限厚混凝土靶内部爆炸震塌贯穿研究

设计了8种不同埋深的装药在混凝土靶内部爆炸,通过调整装药量,研究有限厚度混凝土靶背面的临界震塌条件.试验得到了一定装药条件下有限厚混凝土靶的临界震塌厚度和相应的临界装药量.通过量纲分析理论对试验数据进行了归一化处理,并得到了量纲一的临界震塌厚度与装药长径比(量纲一的装药量)之间的关系.分析表明,当装药密度和装药直径一定时,有限厚混凝土靶的临界震塌厚度随着装药量(装药长度)的增加而呈现非线性递增趋势;当装药长径比大于5时,临界震塌厚度的增加趋势明显减慢,一定装药直径下混凝土靶存在极限临界震塌厚度.     

冲击载荷下金属薄壁圆柱壳动态响应特性研究

为探讨薄壁结构金属件在冲击载荷作用下的变形模态、受力特征等动态力学响应特性,对3种材料的薄壁圆柱壳体进行了不同速度的落锤冲击实验,获得了相同冲击条件下不同材料圆柱壳体的变形模态、吸能方式和轴向缩短率,以及冲击速度和径厚比对圆柱壳体吸能和轴向缩短率的影响规律. 研究结果表明:薄壁圆柱壳的轴向缩短率随着冲击速度增加而增加,由于应变率效应吸能能力也随着冲击速度增加而增加;薄壁圆柱壳体的轴向缩短率随着径厚比的增加而增加;动态冲击条件下的平均后屈曲载荷远大于准静态条件下的理论载荷,除了与圆筒直径、厚度以及材料特性相关外,还与冲击速度相关;通过非轴对称屈曲折皱变形来抗冲击A6060铝合金适合用于薄壁结构件.      

超微金刚石--二十一世纪新材料

超微金刚石（ＵＦＤ）是爆炸力学与材料科学相结合的产物。建立了较完整的ＵＦＤ生成机理，建立了爆轰中游离碳聚结成液滴的直接蒙特卡洛方法计算、爆炸热力学条件计算和相变动力学计算程序；测定了ＵＦＤ的各种特性，论述了其应用及发展前景，认为ＵＦＤ兼具金刚石和纳米颗粒的两类特征，是二十一世纪新材料。