桥梁空间分析中预应力效应分析方法研究

预应力技术在桥梁中的广泛使用,使得桥梁结构受力状况复杂,对预应力混凝土桥梁进行空间分析是必要的;但由于预应力筋数量庞大且形状复杂,对预应力空间效应的模拟是预应力混凝土桥梁空间分析的难点。从预应力筋的实际作用机理出发,提出在预应力张拉阶段用等效节点荷载来模拟预应力对结构的作用;而在预应力管道灌浆后,将预应力筋作为结构的一部分,用实体退化单元进行结构分析,并用两算例对本文的方法进行了验证。结果表明,该方法能真正模拟预应力的空间效应,可用于预应力混凝土桥的空间分析。     

周期调制结构平面薄膜电爆炸实验研究

在金属层表面引入微结构以实现对Z箍缩等离子体形成和发展过程中不稳定性的调控具有重要研究价值.在“强光一号”装置上(峰值电流~1.4 MA,上升时间~100 ns),开展了针对具有一维周期性凹槽调制结构的金属薄膜的电爆炸实验研究.实验负载采用外推型平面结构,基底为30μm厚铝膜,刻蚀周期为2 mm,刻蚀深度约为10μm.通过激光阴影成像、激光干涉成像和可见光自辐射成像等系统进行联合诊断.实验结果表明刻蚀结构对等离子体发展过程的不稳定性特征产生了明显调制作用,原本征波长也受到抑制,微结构周期对不稳定结构波长产生趋同效应;未刻蚀一侧边界层同样受刻蚀层结构的影响,在不稳定结构上表现出相似形貌,且内外侧不稳定性特征的耦合关联性增强;刻蚀凹槽处在爆炸过程中膨胀更为迅速,形成的表面等离子体结构与初始结构反相;在刻蚀结构的几何突变处会形成细长的等离子体喷流,在二分之一刻蚀波长处出现波谱特征峰.理论分析表明电流密度调制造成电热不稳定性分布改变是调控作用产生的重要原因.     

连续梁在周期荷载下的动力稳定性简化分析方法

对于一般任意支撑的连续梁结构动力稳定性问题，已有的计算方法求解过程都很复杂，给工程设计带来极大的不便．本文提出了一个简化的分析方法，利用现有的商业软件，只需求得连续梁的自然频率及静力屈曲（失稳）荷载，就可容易得到结构的动力失稳区域，当考虑结构阻尼对不稳定区域的影响时，可将阻尼矩阵表达为Rayleigh阻尼的形式．研究结果表明：采用本文计算方法与已有的理论计算方法得到的连续梁主参数共振的不稳定边界非常吻合，而本文计算方法更为简单，计算结果可靠，计算精度高，可满足工程设计的需要．     

Cooling-induced increase of methane cluster size investigated under a Coulomb explosion scheme

In this letter, we discuss the increase in the average cluster size by lowering the stagnation temperature of the methane （CH4） gas. The Coulomb explosion experiments are conducted to estimate the cluster size and the size distribution. The average CH4 cluster sizes Nay of 6 230 and 6 580 are acquired with the source conditions of 30 bars at 240 K and 60 bars at 296 K, respectively. Empirical estimation suggests a five-fold increase in the average size of the CH4 clusters at 240 K compared with that at room temperature under a backing pressure of 30 bars. A strong nonlinear Hagena parameter relation （Г^＊∝ T0^-3.3） for the CH4 clusters is revealed. The results may be favorable for the production of large-sized clusters by using gases at low temperature and high back pressures.     

受限空间油气爆燃火焰形态

通过受限空间油气爆燃可视化实验发现，在不同初始油气体积分数下，爆燃火焰呈现出不同的表观特征，据此提出了受限空间油气爆燃的3种火焰形态，即光滑球形火焰、褶皱球形火焰和卷曲絮状火焰。分析了3种火焰形态的形成机理，并通过实验观测与理论分析，给出了区分3种火焰形态的临界条件。结合实验中采集到的关键参数，总结了不同的火焰形态下受限空间油气爆燃的反应产物、最大压力、升压速率、反应时间、火焰强度等关键参数的特征与变化规律。     

爆炸水雾扑灭油火过程的实验研究

爆炸水雾灭火是一种高效、快捷的新型灭火方式。为了研究爆炸水雾与油火的作用过程,采用CCD摄像机、微细热电偶、红外测温仪3种测试手段,获得了爆炸水雾与油火作用的图像以及灭火过程中温度的变化情况。实验结果表明:爆炸水雾在冲击油面后温度发生了突降,温度突降时间与CCD记录的水雾扑灭明火的时间一致;当水袋位于油盘正上方1.0m、炸药量为2.02g、水量为3kg时,灭火持续时间约为200ms;微细热电偶能够较准确地反映爆炸水雾灭火过程的温度变化,而红外测温仪可作为辅助测温手段定性分析灭火过程中的温度变化。     

正负双向脉冲式爆炸及其诱导的簇发振荡

簇发振荡普遍存在.探索通向簇发振荡的可能路径是簇发研究的热点问题之一."脉冲式爆炸(pulsed-shaped explosion,PSE)"是一种最近被报道的可以诱发簇发振荡的新机制,其特征为平衡点和极限环表现出了与参数变化相关的脉冲式急剧量变.PSE会导致系统轨线急剧跃迁,从而诱发典型的簇发振荡.然而,目前报道的PSE中仅含有"单向的尖峰",未发现"双向的尖峰",且由其诱发的簇发振荡仅含单向的振荡簇.本文以多频激励Rayleigh系统为例,旨在揭示PSE的不同表现形式以及与此相关的簇发动力学.利用频率转换快慢分析法得到了Rayleigh系统的快子系统和慢变量.针对快子系统的分析表明,PSE表现出了较为复杂的动力学特性,其特征是PSE包含了正负双向两个不同的尖峰,此即所谓的正负双向PSE.其急剧量变行为,导致了系统轨线在单个振荡周期内出现正向和负向的多次跃迁,由此得到了由正负双向PSE所诱发的簇发振荡.根据吸引子类型分别揭示了点--点型和环--环型两类簇发振荡模式的产生机制.本文的研究给出了PSE的不同表现形式,丰富了多时间尺度下的簇发振荡的诱发机制.      

泡沫铝防护钢筋混凝土板的抗爆性能

为研究多孔吸能材料泡沫铝板对工程结构的抗爆防护作用，开展室外爆炸破坏实验，分别对设置不同泡沫铝防护层的钢筋混凝土（reinforced concrete，RC）板在爆炸荷载下的动态响应及破坏模式进行了研究，并运用LS-DYNA软件建立了有限元模型。通过与实验对照，验证了模型的可行性，对比分析了有、无泡沫铝防护层钢筋混凝土板的损伤破坏规律，并讨论了泡沫铝密度梯度分布和纵筋配筋率的影响。结果表明:有限元模型能够有效分析含泡沫铝防护层RC板的动态响应及其破坏形态；泡沫铝防护层能够有效减小钢筋混凝土板的挠度变形，降低试件的破坏程度；泡沫铝密度由下到上递增情况对RC板的减爆效果最好；增大配筋率可以提升泡沫铝防护RC板整体抗爆性能。     

小比距离密闭空腔爆炸爆后气体温度和压力测量技术研究

为实现空腔爆炸温度、压力变化趋势的准确测量，基于铠装K型热电偶和压力变送器，建立密闭空腔爆后气体温度、压力测量系统。设计密封隔热防护装置，将传感器的敏感端与信号调理模块分别安装在两个密封腔内，有效提高了传感器在大当量爆炸冲击条件下的存活率。在0.86 m/kg1/3比距离密闭空腔大当量爆炸条件下，对传感器及防护装置的性能进行考核验证，爆后测量采集到了有效的气体温度及压力变化历程，且传感器状态能够最终恢复至正常状态。测试结果表明，使用密封隔热安装的K型热电偶和压力变送器可以满足小比距离密闭空腔爆后气体静态温度、压力测量需求。     

不同泄压条件对方管内爆炸压力特性的影响

为研究泄压膜约束条件对甲烷/空气预混气体爆炸压力特性的影响，在方形火焰燃烧传播测试管道中布置压力传感器，开展不同泄压膜材料、泄压膜层数及泄压口位置实验。结果表明:牛皮纸和聚丙烯薄膜约束泄爆过程中，每增加一层泄压膜，管道内最大泄爆压力平均上升11.2%和12.3%。各强度泄压膜约束条件下，管道内最大泄爆压力随着泄压口位置接近点火端，均呈现Z形规律，当泄压口设置在距尾部端面0.25 m时，各曲线达到最小值，当泄压口设置在距尾部端面0.50 m时，各曲线出现最大值。