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爆破振动作用下含软弱夹层边坡稳定性及安全判据

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：马冲詹红兵姚文敏余海兵

基金：基金项目：国家自然科学基金项目(41672317)

关键词：爆破振动边坡稳定性安全阈值软弱夹层顺层边坡

摘要：运用FLAC3D软件建立了顺层台阶边坡数值模型,首先分析爆破振动作用下边坡的振速响应规律,然后通过边坡的位移、剪应变增量分析其稳定性,最后根据边坡稳定性判据,制定爆破振速安全阈值.研究表明,随着爆心距的增大,振速传播规律为近处衰减快、远处衰减慢,坡面存在高程放大效应,临空面中由于软弱夹层的阻隔影响,使得坡脚的振速最大;边坡的变形破坏受软弱夹层控制,其上覆岩体为潜在滑体,破裂面可以根据水平位移云图和塑性区分布图综合确定;边坡的破坏是一个渐进性的累积过程,位移和剪应变的累积会导致岩体的力学参数不断弱化,爆破振动劣化作用后仍有较大安全储备的边坡只会累积产生永久位移,而接近极限平衡状态的边坡将会失稳;当岩层倾角为15°～23°时,边坡振速安全阀值为21 cm/s;当软弱夹层剪出口距离坡顶高度为14 m,倾角分别为24°、29°、31°、34°时,安全阀值分别为10、8、6、5 cm/s.

双相介质半空间内椭圆夹杂对透射SH波的散射

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：齐辉龚曲曾庆友

基金：黑龙江省自然科学基金项目(A201404)

关键词：散射透射SH波双相介质椭圆夹杂动应力集中因子

摘要：为探究双相介质弹性半空间内椭圆弹性夹杂对透射SH波的散射问题,主要采用Green函数法、复变函数法、保角映射法和极坐标移动技术.首先,引入复变量并在复平面上运用保角映射的方法将椭圆边界映射为单位圆边界;然后,将双相介质沿垂直边界剖开分成两个四分之一空间,在剖分面上作用附加力系使SH波在垂直边界上满足位移和应力连续的条件,并构造四分之一空间内点源荷载作用下的Green函数位移场;进而,利用“契合”的思想在垂直边界上建立定解积分方程组,并利用SH波衰减的性质进行有限项截断来求解未知附加力系.最后,通过具体算例得出在不同参数情况下椭圆夹杂周边动应力集中因子分布情况.结果得知,SH波的入射角度和频率以及介质的性质对夹杂周边动应力集中分布有一定影响.

楔形炸药窗口材料中的斜激波特性

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：张涛谷岩赵继波刘雨生伍星

关键词： LiF窗口斜激波极曲线理论楔形炸药

摘要：采用二维不定常流理论中的极曲线方法,对冲击波进入楔形受试炸药/LiF窗口界面的冲击波波后流场状态进行理论分析,同时采用流体动力学软件LS-DYNA对模型的波后流场状态进行数值模拟.结果表明,对于所研究的模型,一维平面正冲击波进入楔形受试炸药/LiF窗口界面时,由于斜激波的存在,波后粒子运动方向发生偏转,偏转角为3.3°.数值模拟结果表明,在相同模型条件下,冲击波波后粒子偏转角在2.77°～3.03°之间.二者的差异源于极曲线理论中未考虑稀疏波的影响.

油气在持续热壁下热着火发生的数值模拟

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：吴松林杜扬欧益宏张培理梁建军

基金：重庆市基础与前沿研究项目(cstc2013jcyjA00006)

关键词：油气统一模型热着火持续热壁化学动力学流体动力学辐射传热

摘要：为了对油气在持续热壁下热着火发生过程进行数值模拟,耦合化学动力学模型、流体动力学模型及辐射传热模型,建立了油气热着火的统一模型.基于实验工况,模拟了受限空间中油气在持续热壁条件下热着火发生过程,并分析了温度、压力流场的演变特征,以及不同位置处温度、压力、层流速度、湍流速度和组分质量分数的变化曲线.通过模拟,发现油气热着火过程存在3个阶段,分别为加热初始阶段、加热中间阶段和热着火发生阶段.不同阶段存在的主要原因是化学反应和流动的主导作用不同.

柴油的烤燃燃爆性能实验

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：刘健姚箭宋述忠李斌解立峰王永旭

基金：国家国际科技合作专项项目(2013DFR0080) 江苏省科技支撑计划项目(BE2014735)

关键词：阻燃抑爆柴油油箱烤燃喷射火焰蒸发速率蒸气温度

摘要：为研究3种柴油燃料装入76 L标准小型货车油箱在明火烤燃下的燃爆特性,利用摄像机、高速照相机、红外热成像仪、热电偶以及电子秤分别记录并测量了油箱的烤燃过程及其产生的喷射火焰表面最高温度、火焰尺寸、油箱内外部温度变化、油料蒸发速率等参数.结果表明:相同烤燃条件下,-10#柴油油箱发生剧烈燃烧和爆炸,防火柴油与阻燃抑爆柴油油箱出现了喷射火焰.防火柴油油箱喷射火焰最高温度、火焰高度、内部蒸气温度和油液温度平均升温速率比-10#柴油分别降低31.39％、75.34％、39.05％和57.32％;阻燃抑爆柴油油箱喷射火焰最高温度、火焰高度、油料质量蒸发速率、内部蒸气温度和油液温度平均升温速率比防火柴油分别降低24.67％、61.11％、14.29％、7.54％和7.54％;阻燃抑爆柴油在抑制火焰温度上升、火球尺寸增长以及降低质量蒸发速率上效果更明显.

相近韦伯数条件下激波波后液滴初期变形的影响机制

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：易翔宇朱雨建杨基明

基金：国家自然科学基金项目(11102204,11572313)

关键词：液滴破碎初期变形高速摄影背风面

摘要：以实验结合数值模拟与理论分析的方法,研究韦伯数在2100～2700区间内,不同组合流动参数对液滴破碎初期变形的影响与作用机制.实验中通过高速摄影捕捉到一系列具有明显差异的液滴变形模态,表明在相近韦伯数下液滴的初期变形仍受到气流速度、密度等具体流动参数的显著影响.以刚性球体替代液滴进行外流数值模拟,利用球体表面气动力分布推算出的液滴表面变形趋势与实际变形形态吻合,表明液滴的初期变形特征与外流流动分离和涡特征具有一致性.对流场和理论变形数据的分析显示,流动分离发展阶段和稳定阶段对液滴作用力以及它们所诱导的液滴变形特征存在很大差异;分离发展与液滴变形过程的特征时间之比可由气液密度比的平方根表示,它决定了液滴早期变形的基本形态.分离发展阶段所占时间比例越高,即实验中气液密度比越高,则液滴更倾向于发展出单个显著的环形突起,反之则趋于形成多个相对均衡的突起.

单轴双向加载分离式霍普金森压杆的数据处理方法

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：聂海亮石霄鹏陈春杨李玉龙

基金：国家自然科学基金项目(11527803) 上海市科学技术委员会科研计划项目(14DJ1400300)

关键词：单轴双向加载霍普金森压杆应力均匀性应变率数据处理

摘要：本文中提出单轴双向加载分离式霍普金森压杆(bidirectional-load split Hopkinson compression bar,BSHCB),即在传统的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)的基础上增加另一个对称的入射波,两边的入射波同时且对称地对试样进行动态加载.根据一维应力波传播理论,推导出单轴双向加载分离式霍普金森杆的数据处理公式.通过数值模拟分析发现,所推导的数据处理公式可以用于计算单轴双向加载实验中试样的工程应力、工程应变和工程应变率.此外,单轴双向对称加载不仅可缩短试样内部应力均匀化的过程,而且可以提高试样应变率.

低失真爆炸冲击信号零漂分析和处理方法

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：张文伟庞家志杨仕超翟疆

关键词：经验模态分解爆炸瞬态冲击零漂信号处理

摘要：短时的爆炸瞬态冲击信号,具有冲击频带宽、幅值高特点,在测试过程中,常常会有信号失真的零漂现象.本文中详细分析零漂现象产生的原因,对比各种修正方法的优缺点,提出基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)改进高效算法,结合频域窗函数滤波方法,这种新修正方法,能够较好弥补现行修正方法的缺陷,可为瞬态冲击信号时域模拟提供失真较小的环境条件数据.

三点起爆控制参数对尾翼爆炸成型弹丸成型的影响

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：李瑞李伟兵王晓鸣李文彬

基金：国家自然科学基金项目(11202103) 江苏高校“青蓝工程”项目江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(KYLX16_0481)

关键词：三点起爆起爆同步误差起爆直径尾翼爆炸成型弹丸

摘要：针对三点起爆控制参数(起爆直径、起爆同步误差)对尾翼爆炸成型弹丸(explosively formed proiectile,EFP)成型的影响问题,理论分析了三点起爆条件下爆轰波的马赫碰撞,计算获得了不同起爆直径下马赫波的相关参数,利用LS-DYNA有限元软件通过数值模拟研究了不同起爆直径下三点起爆同步误差对EFP尾翼成型及飞行速度的影响规律.结果表明,起爆直径越大,马赫波在药型罩上的作用面积越小,马赫超压越大,形成的EFP长径比和速度越大;起爆直径为30、40、50 mm三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差分别为50、100、150 ns;此外,尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半,有利于降低尾翼EFP的侧向分速度,提高飞行稳定性.

含预制裂纹L形梁柱试件动态断裂过程

《爆炸与冲击》 - 2018 年 3 期

作者：李清薛耀东于强徐文龙韦贵华

基金：国家自然科学基金项目(51374212)

关键词：梁柱试件冲击焦散线动态断裂预制裂纹应力强度因子

摘要：针对含预制裂纹L形梁柱试件,为研究预制裂纹动态扩展的力学特征及其对梁柱试件破坏模式的影响,采用数字动态焦散线实验系统,对距节点核心区不同距离l处含有预制裂纹的试件进行落锤冲击实验,得到预制裂纹的扩展轨迹、速度、动态应力强度因子的变化规律.结果表明,l值增大,扩展裂纹在梁下边缘的贯通点与预制裂纹的夹角逐渐增大,曲裂程度变大.裂纹扩展速度随着l的增大振荡性增强,裂纹扩展平均速度逐渐降低.l值为2 mm时,裂尖表现为Ⅰ型断裂,l值增大,裂尖受到剪应力作用增强,Ⅰ型动态应力强度因子减小,Ⅱ型动态应力强度因子增大,断裂逐渐转变为Ⅰ-Ⅱ复合型.

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