硬岩中地下爆炸震源函数的数值模拟

利用一维球对称有限差分数值计算源程序模拟了硬岩中地下强爆炸的震源函数,给出了弹性半径处的位移、径向压力波形,得到了地下爆炸的折合位移势及其源频谱。相关计算结果与已有文献给出的结果一致。同时,对介质剪切强度与地下爆炸震源强度之间的关系进行了数值分析。研究结果可为硬岩中地下强爆炸地震耦合效应的计算提供参考。     

触、近水面爆炸自由场冲击波特性的试验研究

本文通过药量为0.05kg至32kgTNT的触、近水面化爆试验,介绍了空中、水中冲击波的测量方法和传播特性,并总结出一些计算冲击波参数的实用的经验公式。     

爆炸应力波在各向同性损伤岩石中的衰减规律研究

通过对一维应力波在Hopkinson压杆之间的试件内的衰减及折反射关系分析 ,导出了衰减率的表达式 ,然后对含损伤的岩石试件进行冲击实验 ,得到了衰减率与初始损伤的关系式 ,从而提供了一种测定衰减率的实验方法。通过应力等效模拟 ,得到了球面与柱面爆炸应力波的衰减规律。     

小当量地下爆炸的质点速度模型

在第四纪砂砾层中进行了系列公斤至百公斤级的地下封闭爆炸,研究了小当量化学爆炸地震波传播规律。在近场,地震波持时很短,水平振幅强于垂向振幅。质点速度随当量呈现指数增加,水平向指数为1.09,垂直向指数为0.77,质点速度随距离呈现指数衰减,水平向和垂直向指数分别为2.07与1.57。Sadauskas模型、显函模型和双极模型都能定量描述小当量地下爆炸地震波质点速度变化,但他们之间的反演精度存在差异,双极模型的残差最小。换言之,采用双极模型反演的数据更接近实际。     

空气自由场中强爆炸冲击波传播二维数值模拟

编写了适用于模拟具有高密度比、高压力比的强激波问题的二维柱对称多介质流体计算程序。利用有限体积方法求解流体的Euler方程组,采用level set方法捕捉爆炸产物与空气的运动界面,并通过求解物质界面两侧Riemann问题的精确解来计算爆炸产物与空气之间的数值通量。研制了三角形网格自适应技术来实现网格的自动加密和粗化,在保证捕捉激波峰值的前提下有效地提高了计算效率。利用计算程序对1 kt TNT当量的空气自由场强爆炸问题进行数值模拟,计算得到的峰值超压、冲击波到达时间等物理参数与点爆炸理论结果基本一致。

     

黄土和砂土岩中填实爆炸辐射弹性波的对比研究

研究地下爆炸弹性区的震动特性,关键是获得场地介质与爆炸能量耦合作用下辐射弹性波的实验参数。对于不易加工成大尺寸模型的砂土岩,为研究其填实爆炸下辐射弹性波的特征,采用0.125 g TNT微型炸药球作为爆炸源,以塑性区可置换的?1 370 mm×1 200 mm黄土样品作为提供应力波传播路径的载体,用波阻抗近似相等的重塑黄土和砂土岩样品分别作为源区介质,对比分析了两种介质中微药量填实爆炸辐射的弹性波传播特征。实验结果表明:在测试范围内,两种介质中填实爆炸激发的弹性应力波粒子速度(位移)峰值的衰减规律、波形的主频变化规律一致;砂土岩中爆炸辐射的弹性波粒子速度(位移)峰值整体高于黄土、粒子速度波形的半高宽和主频低于黄土;砂土岩中爆炸耦合的向外传播的弹性波能量比黄土大。实测结果反映,黄土和砂土岩中填实爆炸弹性波能量耦合强度的差别。     

地下化学爆炸地运动信号关联探索

分析了弹性区域中应力传播的波动方程,说明该应力传播过程可以使用线性系统模型进行描述。根据系统辨识领域的脉冲响应方法,建立了应力测点的脉冲序列与源函数和响应序列之间的关系。在此基础上,建立了各测点间应力序列之间的关联响应模型,给出了采用神经网络的自适应优化方法求解关联参数的方法,并采用某次黄土介质中化学爆炸的实验数据进行了验证。将该模型用于测点数据的预测,预测值和实测值之间的误差很小。这表明,各测点间存在与测量数据无关的客观联系,仅由实验中爆炸源、测点位置和地介质力学参数分布等所决定。     

不同介质地下爆炸的地震耦合效应

对黄土、砂砾石和花岗岩等几种不同介质中的地下爆炸实验进行了地表速度测量,利用实测数据 获得爆炸源频谱以及以折合速度势低频稳态值表示的地震耦合强度。实验结果表明,对于相同当量、相当比 例埋深下的地下爆炸,地震耦合强度和源区介质特性有着强烈的依赖关系,其中介质强度是影响地震耦合效 率的最主要因素,而介质的干孔隙率和水饱和度也是影响地震耦合效率的重要因素。考察了M.D.Denny等 提出的经验公式在估算100kg级当量地下爆炸地震耦合强度的适用性和局限性。     

花岗岩介质中地下爆炸震源函数研究

结合地震反演方法和数值计算方法,研究了地下爆炸震源函数的特征以及介质特性对震源函数的影响。从水饱和花岗岩地下爆炸波数值模拟计算出发,重点分析了含水量对震源函数特性的影响。结果表明,含水量会提高地下爆炸的耦合强度,对于震源函数的稳态值,干岩要比水饱和岩石低,且稳态值随含水量的增大而增大;拐角频率随含水量的增大而降低;在水饱和花岗岩中,震源函数的高频衰减指数高于f-2;而过冲特性并不明显。     

爆炸荷载作用下两平行裂纹对扩展中裂纹的影响规律

用实验和数值模拟方法,研究在爆炸载荷下岩体内部一对平行裂纹对扩展主裂纹的影响规律。实验中,采用带有中心装药孔及预制裂纹的砂岩圆盘试件,利用由示波器、超动态应变仪及裂纹扩展计所组成的测试系统,监测主裂纹扩展速度和扩展距离;数值模拟中,采用了AUTODYN软件进行,模拟了主裂纹及两平行裂纹的扩展规律,对岩石材料,采用线性状态方程及最大拉应力失效准则,并在两平行裂纹间设置相应的观测点记录应力曲线。通过实验与数值模拟分析,得到:爆炸载荷下,紧随冲击波后的稀疏波经过两平行裂纹面反射后变成压缩波,并在两平行裂纹间产生垂直于主裂纹扩展方向的压应力,对裂纹的扩展有压制、止裂作用;而且,这种压应力的大小与两平行裂纹的间距有关,进而导致了不同的止裂效果,影响裂纹的扩展速度及最终扩展长度。     

地下圆形连续墙支护结构的水平位移公式

以圆形地下连续墙支护结构为研究对象,将地连墙结构简化为弹性薄壁圆筒,在圆筒上截取 单位厚度圆环作为研究对象,将空间问题转化为平面应变问题,利用弹性力学建立极坐标方 程,求得圆形地连墙支护结构的水平位移公式. 最后,将推导公式应用于具体工程实例,计 算值与实测值能较好的吻合.     

龙游牛场古地下洞室群岩柱的长期抗拉强度反演

在龙游县上畈村附近的牛场有一处由2个洞室组成的古地下洞室群。现场调查发现,在其中1号洞的岩柱1上出现了一条竖直的张开裂缝。据分析,这是上覆岩层对该岩柱施加过大荷载的结果,这一发现为本文研究岩体长期抗拉强度提供了条件。作者即以根据牛场古地下洞室群1号洞内岩柱1的拉裂现象为研究对象,根据最大拉应力论来反演岩体的长期抗拉强度。这不仅对长期强度研究具有理论意义,而且在古工程保护方面也具有应用价值。     

装置研制中爆炸力学的发展

介绍爆炸力学结合其他学科知识, 开展工程应用的理论和实验工作,进行爆炸装置的研究和设计.包括细观结构对材料力学性能的影响、金属自由面微喷以及多尺度数值模拟的应用.描述了作为应用基础学科的爆炸力学,在某些现代爆炸装置研制中多学科融合的爆炸力学将发挥重要作用.      

地下核爆炸作用下岩石物理力学性质的变化特征

对地下核爆炸岩石介质爆前爆后的一些物理、力学和声学参数进行了室内测试，发现它们呈规律性地变化，还分析和讨论了变化的机制。     

舰艇抗冲击试验中爆距定位理论分析与计算

在舰艇抗冲击试验中,爆距直接影响到对目标的毁伤效果,爆距的误差范围也直接影响到试验数据的处理,因此,依据爆距的要求,需要对爆源布放沉底后进行准确的定位. 准确计算出爆源布放至海底的位置尤为重要. 本文对试验中爆源布放后布放索及浮漂在水中的受力情况进行了分析,建立了爆源布放索-浮漂系统受力的数学模型,采用Runge-Kutta 方法和Newton 迭代法计算出浮漂的漂移量,并给出了具体的算例.     

舰艇抗冲击试验中爆距定位理论分析与计算简

在舰艇抗冲击试验中,爆距直接影响到对目标的毁伤效果,爆距的误差范围也直接影响到试验数据的处理,因此,依据爆距的要求,需要对爆源布放沉底后进行准确的定位. 准确计算出爆源布放至海底的位置尤为重要. 本文对试验中爆源布放后布放索及浮漂在水中的受力情况进行了分析,建立了爆源布放索-浮漂系统受力的数学模型,采用Runge-Kutta 方法和Newton 迭代法计算出浮漂的漂移量,并给出了具体的算例.     

预裂爆破中炮孔压力变化历程的理论分析

分析预裂爆破过程中,对于炮孔堵塞物的轴向一维运动;炮孔空腔的动力膨胀运动;炮孔周边裂纹的动态扩展与爆生气体的渗入;以及炮孔堵塞物可能从孔口冲出后出现的敞孔孔口喷流等诸因素,结合炮孔内爆生气体的状态方程,从理论上来确定预裂爆破过程中炮孔压力随时间的变化历程,并提出理论计算得到的炮孔压力在工程应用中的修正方法。计算与修正全过程编成程序由电算完成。分析与计算表明,从理论上确定炮孔压力变化历程的方法是可行的。     

抑制爆炸波传播的方法

抑制燃烧爆炸产生的压力波是非常重要的研究课题.针对抑制爆炸波传播的研究方法进行了评述,介绍了网孔结构或可压缩材料抑制爆炸波强度的理论和研究结果.指出了目前研究所存在的问题,并对要解决的关键问题提出了见解.      

节点大位移条件下的梁—柱单元坐标转换矩阵

本文因空间网格结构大位移理论分析的需要,详细推导出在节点大位移条件下,空间梁－柱单元的坐标转换矩阵。通过算例证明了本文理论方法的正确性。     

球型密闭容器中铝粉爆炸机理的研究

对中心点火球型密闭容器中的铝粉爆炸进行了实验和理论两方面的研究。实验采用２０立升的球。除测量压力外,还通过系踪平均法测试了流场的湍流强度,并利用电子显微镜和Ｘ光衍射仪分析了铝粉及其燃烧后残渣的形状和组分。文中对２０立升和５０立升球型容器中铝粉燃烧的全过程进行了数值模拟。对于可测量的量如压力和压力上升速率,计算结果与实验结果基本相符。基于反应区外质点的熵几乎不变这一事实,对计算获得的参数剖面还进行了理论分析。