平面激波加载下砂墙结构的冲击响应特性

砂墙结构在爆炸安全防护领域具有广泛应用，为了研究激波加载下砂墙结构的冲击响应特性，基于水平激波管实验装置，开展平面激波冲击砂墙结构系列实验，采用高速纹影摄像系统捕捉流场中激波波系的演化过程和砂墙结构的运动过程。入射激波马赫数为1.827～2.413，相应入射激波载荷强度为0.378～0.724 MPa。砂墙结构利用铁砂、矾土、石英砂3种实验用砂制备，所制备砂墙结构孔隙度分别为56.6%、69.3%、56.6%。高速纹影照片显示:平面激波冲击砂墙结构发生反射和透射，伴随入射激波和透射激波的传播，在百微秒内，砂墙未产生显著运动，表现出显著的类固体动力学响应特性。基于冲击理论，确定了铁砂墙、矾土砂墙、石英砂墙的线性冲击关系，冲击关系中线性常数λ值量级为100，根据凝聚介质实用状态方程推断:较低强度载荷冲击作用下，砂墙主要产生体积变形，而由冲击引起的热能效应则可以忽略。     

筒状弹体垂直侵彻钢筋混凝土墙的数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA软件,对钢筋混凝土墙在受到筒状弹体侵彻撞击、钢筋约束力,及壁面摩擦力等综合作用下的力学效应进行了数值模拟,展现了弹体冲击作用下,钢筋混凝土靶体破碎、飞溅成坑、墙体整体滑移和背面层裂等现象,计算结果与试验宏观破坏现象吻合良好,说明材料模型和参数正确,模拟方法可行.     

基于线性代数的大规模快速量纲分析算法及其在爆炸与冲击工程研究中的应用

量纲分析是科学研究,特别是工程应用中非常重要的一个理论分析工具.从E.Buckingham提出Π定理开始算起,量纲分析已有一百多年历史,其基本理论和方法已经非常成熟,在各个领域也取得了显著的成果并且仍然有着广泛的应用.然而,随着研究的深入,面对的问题越来越复杂和细致,人们越来越关注在传统量纲分析中忽略掉的一些所谓次要因素的影响,因此涉及的物理量变得越来越多,导致按传统的量纲分析方法处理时常常显得非常繁琐甚至困难.本文从线性代数的观点出发,将量纲分析转换为线性空间问题,通过矩阵运算,完成量纲分析的关键过程.给出了量纲分析对应的线性代数问题的基本定理,并基于这些定理建立了程序化的量纲分析算法,将原本复杂的量纲分析问题转化为借助计算机代数系统能够快速方便解决的矩阵运算问题.最后,结合笔者多年的工作经历,给出了上述方法在爆炸与冲击工程研究领域中的若干应用实例,详细表述了具体操作步骤,验证了算法的优越性.     

空中强爆炸冲击波地面反射规律数值模拟研究

为准确预测空中强爆炸产生的冲击波载荷分布，基于欧拉坐标系建立了能够模拟具有高密度比、高压力比的强激波问题的二维多介质流体数值方法。结合网格自适应技术，对1 kt TNT当量的空中强爆炸在不同爆炸高度下的冲击波地面反射过程进行了数值模拟，并考虑了真实气体状态方程和空气随高度不均匀分布的影响。计算得到了地面上距爆心投影点大尺度范围内的反射超压和冲量等冲击波载荷分布，并给出了冲击波载荷随爆高的变化规律。     

温度变化对钢结构动力学响应的影响分析

为了研究钢材料结构在同时受到压力和温度作用时的结构响应,利用热-力耦合结构动力学有限元程序,对不同物性参数随温度变化时的钢结构进行了动力学响应计算,并进行了对比分析.数值模拟结果表明,钢结构受到的应力会随着温度的变化而变化,温度较高时的结构响应计算需要考虑温度的影响,尤其是塑性硬化模型等参数变化时,结构响应会有较大的影响.     

钢化玻璃冲击波毁伤效应测试结果分析

为研究爆炸冲击波对钢化玻璃的毁伤阈值,开展了钢化玻璃冲击波毁伤效应实验。对每一发实验进行了爆炸参数测试,获得了冲击波超压随时间变化历程的实验数据。通过对实验数据的处理与分析,得到了爆炸冲击波基本参数,包括正反射超压、冲击波到时、正压作用时间、正反射冲量、负反射超压、负压作用时间和负反射冲量等。将实验结果与CONWEP计算结果进行了比较,比较结果表明二者误差很小,证明冲击波测试结果准确可靠。对冲击波正负反射参数进行了比较,结果表明冲击波正反射参数明显高于冲击波负反射参数。     

厚壁圆筒的载荷特征与变形规律研究

为了研究厚壁圆筒在受到相同冲量但载荷特征不同时材料的变形规律,分别采用解析解、LS-DYNA软件和有限元计算程序对厚壁圆筒在受到内压作用下的力学响应进行了计算比较,在得到基本一致的结果后,利用有限元计算程序对冲量相同时四种加载方式下厚壁圆筒的动力学响应进行了计算,计算结果表明冲量相同时,不同载荷特征的载荷作用下的应变是不同的,应变与载荷作用时间和大小相关.