线形装药强爆炸地震反应谱与地震力计算

本文根据花岗岩、砾岩、黄土三种不同介质的近场爆炸地震加速度的实测资料和单层及多层建筑物的实测数据。计算出线形装药近区强爆炸地震加速度反应谱,并给出爆炸地震力的计算方法。     

爆炸参量对爆破地震反应谱的影响

利用在地震工程中广泛应用的反应谱理论对爆破地震效应进行研究。根据单自由度体系反应谱理论,采用计算量少、精确度高的三角插值解析公式法取代常用的分段线性插值法进行反应谱数值计算。结合大量工程爆破地震监测资料,对不同爆炸参量下产生的爆破振动信号进行反应谱分析。结果表明,结构体对爆破震动的响应特征与爆炸参量有着密切的关系。为综合研究爆破机理和爆破地震波,特别是为将来构建爆破振动速度 频率相关安全准则提供了一种实用的分析技术。     

爆炸地震动的反应谱拟合

本文提出采用拟动力试验方法解决爆破工程和防护工程中由于炸药爆炸和核爆炸地震动而引起的安全问题和结构抗震问题,并提出采用该方法时应解决的爆炸地震动的设计反应谱和爆炸地震动人工模拟的反应谱拟合技术。     

隧洞开挖爆破地震反应谱特征研究

利用地震工程中应用比较成熟的反应谱理论对隧洞开挖爆破地震进行研究。针对反应谱计算中必须输入加速度数据的问题,对实测爆破振动速度数据进行数值微分计算,并采用小波分析方法消噪得到准确、清晰的加速度时程曲线,继而将其用于反应谱计算。结合不同工程中大量的爆破振动监测资料,对隧洞开挖爆破地震反应谱进行分析。结果表明:隧洞开挖爆破地震反应谱都有一些共同的特征,反应谱曲线一般存在一个明显的峰值点,峰值对应的周期集中在几毫秒到几十毫秒的区间内。另外,在归纳、整理大量地下工程开挖爆破地震反应谱的基础上,得到了隧洞开挖爆破地震的设计反应谱。     

精细积分法应用于地震碰撞力反应谱计算研究

相邻结构的碰撞时程分析是计算地震碰撞力反应谱的基础。结构碰撞时程分析要求采用稳定性好、精度高及计算效率高的数值分析方法。精细积分法将二阶动力微分方程通过增元降阶的方式转换成Hamilton对偶变量体系,得到了动力微分方程的精确解。基于此,本文将精细积分法引入结构碰撞时程分析及地震碰撞力反应谱计算中。在推导精细积分法公式的基础上,在MATLAB环境下编制了结构碰撞时程分析程序和碰撞力反应谱计算程序,并实现了碰撞力反应谱程序的并行化。经算例验证,精细积分法应用于结构碰撞时程分析及地震碰撞力反应谱计算是可行的,程序计算结果准确。     

强约束球形装药反应裂纹传播和反应烈度表征实验

炸药燃烧的高温高压气体产物可以进入基体裂纹中引发炸药表面热传导燃烧,形成所谓的对流燃烧。在一定约束条件下,不断上升的气体压力反过来又使炸药基体产生更多的裂纹,为对流燃烧提供更多的通道和燃烧表面积,快速生成大量产物气体导致高烈度反应现象的产生。本文中设计了一种新型强约束球形装药中心点火实验,针对一种HMX为基的PBX炸药,对高烈度反应条件下燃烧裂纹传播和反应增长过程进行了观测,实验中采用测得的反应压力和壳体速度历程对反应烈度进行了量化表征。在带窗口结构中,早期炸药中的燃烧裂纹不可见;中期燃烧裂纹扩展到药球表面时,先形成4条沿经线方向近似对称的主裂纹,随后环向贯通并扩展到整个药球表面;最后的剧烈反应造成强烈发光。上述反应演化经历低压增长阶段约为100 μs,之后伴随着壳体变形膨胀产生剧烈的反应,此时产物压力在约10 μs时间内超过1 GPa,并形成约20%相对于裸炸药爆轰的超压输出。在全钢结构中,20 mm厚的壳体膨胀速度最大可达到500 m/s,此时壳体完全破裂。

     

基于功率谱的爆破地震能量分析方法

针对爆破振动频度-能量分布的定量分析问题,提出了一种基于功率谱的能量分析方法。功率谱密度表征了一定频率谐波分量能量的相对大小,以此为出发点,推导出可以表征爆破振动频度-能量分布的计算方法,结合工程实例的分析结果表明,利用该方法可以实现爆破振动频率构成的定量分析。同时将该方法与目前通用的小波变换能量分析方法作了比较,两者的原理是一致的,但基于功率谱的能量分析方法直接利用频谱分析完成从时域到频域的转化,因此分析过程简便,物理意义明确,更容易理解和掌握。     

水中铝丝电爆炸反应的研究

介绍了对金属铝丝在水中电爆炸反应的研究。获得了铝-水反应率和单位质量铝的输入电能的关系曲线。触发lg铝反应所需电能阈值为2kJ,完全反应所需电能为12kJ;反应能量释放率,即反应释放的化学能同输入电能比为1.3。通过改变爆炸丝的截面积,还对放电电流脉冲波形进行了调节,使电容器储能利用率达到了70%。     

地下爆炸地震强度与当量的比例关系

为了研究爆炸地震耦合强度与爆炸当量的关系,针对某一硬岩介质,在相同爆炸深度条件下,进行了系列不同爆炸当量的小当量化学爆炸试验,爆炸源附近的介质特性相同。应用近场地表记录的其中两次爆炸当量相差一倍的试验数据,比较研究了他们的爆炸震源函数折合速度势振幅谱比,得到他们的地震耦合强度地震矩M0比值近似等于2,与他们的爆炸当量比值相等,因此得到同爆炸深度的地下爆炸地震强度与爆炸当量成正比的结论。     

基于反应谱值分析的爆破震动破坏评估研究

采用反应谱方法研究了爆破震动信号的振动速度和频率特征,提出了采用反应谱曲线积分值来评估爆破震动破坏效应。通过对289组爆破地震波数据的统计表明,在反应谱曲线的积分值小于5时,爆破地震动不会对所研究的普通民房结构物产生震动破坏效应。     

一种耗能剪力墙结构地震反应的简化计算方法

本文用哈密顿原理建立了一种带竖缝耗能剪力墙结构在地震作用下的动力平衡方程，用Ritz法求解该方程，采用基于割线刚度和阻尼比等概率 幅值平均的等效线性方法求解竖缝中的耗能装置的刚度和阻尼比，并通过对一耗能剪力墙结构模型振动台试验的计算分析表明了该方法计算简单，且有较好的计算精度，为便于工程应用，对由耗能装置提供给结构的附加阻尼进行强行解耦，用振型分解反应谱的方法进行耗能结构地震反应的简化计算，并通过对一算例的计算分析表明了该简化方法具有一定的精度，该简化方法使对耗能结构的抗震计算与普通结构比较一致，该方法主要适用于小震作用下的耗能结构的抗震计算。     

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。     

球形装药动态爆炸冲击波超压场计算模型

为获得球形装药动态爆炸冲击波超压场计算模型,对静态爆炸冲击波超压Baker计算公式加入修正因子进行修正,并建立了构造包含装药运动速度、对比距离和方位角的修正因子函数的方法。为获得修正因子的函数表达式,采用高精度显式欧拉流体动力学软件SPEED针对具有典型运动速度的球形装药空中爆炸过程进行了数值模拟,得到了沿装药不同对比距离和方位角处的动态爆炸冲击波超压峰值。在对数值模拟结果处理的基础上,经过数据拟合获得了动态爆炸冲击波超压场计算模型。校验结果表明,该模型能较准确描述动态爆炸冲击波超压分布,具有普适性。     

基于遗传算法的设计地震反应谱标定方法

基于自然进化原理的遗传算法是一种解决复杂非线性规划问题十分有前景的方法。对遗传算法中一些有代表性的算法作了简要分析和评价。介绍了用地面峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)和峰值位移(PGD)三个参数标定设计地震反应谱的模型。针对此分段非线性函数规划问题,运用MATLAB编写遗传算法程序进行了计算。计算表明遗传算法在全局优化、非线性优化、多参数优化等方面表现出了传统算法无法比拟的优势。     

爆破地震地面运动的演变功率谱密度函数分析

按照Priestly提出的演变随机过程理论，对非平稳随机过程的演变功率谱密度函数进行了理论推导，并给出了定义。在此基础上，建立了基于均匀调制随机过程的爆破地震动演变功率谱密度函数。经对比发现，理论模型计算值与实验测试结果具有较好的一致性。     

强爆炸早期火球光辐射能谱的数值计算

基于强爆炸火球光辐射的多群辐射流体力学方法, 采用算子分裂方法将方程组分裂为对流项和刚性源项, 其中源项部分根据方程形式, 进一步分裂为各群内的单独求解。数值计算表明:该方法克服了直接求解过程中辐射与流体耦合所带来的强不稳定性, 时间步长大幅提高, 给出的火球光辐射能谱特征与已有规律一致。可为定量分析光辐射能谱特征提供有效手段。     

爆破地震效应若干问题的探讨

对爆破地震效应的若干问题进行了研究，提出了一些新的观点。内容包括:微差爆破问题；焊破地震动转动分量的推算；地震荷载的计算；基于多维反应谱方法的内力组合。     

爆炸地震效应的时频分析

以一个爆炸地震地运动信号的测试结果为例,分别应用传统Fourier变换、短时Fourier变换(STFT)、连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)进行了对比分析,讨论了爆炸地震效应的时频分布问题。结果表明,小波变换方法可以更好地给出爆炸地震效应的细节信息。在频率值较高的频带上,地震能量可能较小,但振动的峰值强度却仍较大。     

封闭爆炸近场地震纵波及横波质点速度模型

基于第四纪黄土层小爆炸当量系列封闭爆炸的近场地震观测数据,对纵波和横波分别进行了分析处理,获得了纵波和横波的质点速度,确定了纵波和横波质点速度现有模型的参数.综合分析了有代表性的3个模型,得出现存模型本质上的差别在于爆炸当量指数不同.对此提出了双极模型,并介绍了该模型参数的计算方法.对这几种模型在描述观测和实测数据方面...     

强爆炸光辐射脉冲辐照特征与爆炸当量的相关性

为定量分析强爆炸光辐射辐照特征及其与爆炸当量的关系,建立了用于描述光辐射输运过程的辐射流体力学模型。在算子分裂方法运用的基础上,采用温度梯度作为指示子进行并行区域的动态划分,从而实现较高效率的并行求解。在此基础上数值计算了千吨~兆吨当量下强爆炸光辐射的发展过程,分析表明:光辐射强度随时间呈现“双脉冲”变化,强度极小和强度第2极大时刻与当量的某次方成正比。光辐射总功率变化历程与光辐射强度变化历程相似,但受辐射源半径随当量变化的影响,其极值时刻会出现差异。