核爆炸冲击波作用下土中浅埋刚性结构动力反应分析

本文采用双线性加载、常应变卸载的土壤介质模型,根据一维平面波理论,分析研究、计算了突加线性衰减冲击波荷载作用下土中浅埋刚性结构的动力反应,给出了作用于刚性结构顶、底板上的,包括相互作用荷载和惯性荷载在内的最大动荷载计算曲线,以及顶、底板动荷载随时间的变化曲线。     

冲击波作用下浅埋结构复土层中的卸荷波

本文分析核爆炸冲击波作用下浅埋结构复土层中,地表卸荷波与结构卸荷波的各种产生与发展的情况。计算了土中弹性构件及刚性结构的动力反应,给出了相互作用系数的计算曲线及作用于刚性结构顶、底板上最大动荷载的计算曲线。     

以DIASS程序为基础的饱和土与防护结构相互作用动力分析研究

介绍了新开发的防护结构动力有限元分析程序DIASS系统。该系统装有空爆冲击波荷载数值自动生成器,并可将基础土壤模拟为饱和多孔介质模型,采取多重子结构技术进行结构与土体相互作用的动力分析。文中利用该程序系统进行数值试验,给出若干初步结论。     

饱和土与衬砌动力相互作用的圆柱形孔洞内源问题解答

考虑饱和土与衬砌结构的动力相互作用,该文研究了内源荷载作用下圆柱形孔洞的动力响应问题.将饱和土体和衬砌结构分别视为流固耦合介质和弹性均匀介质,通过引入势函数将位移控制方程化为二维轴对称波动方程.采用拉普拉斯变换,得到饱和土体位移应力的表达式及衬砌的位移应力的表达式.利用土体与衬砌结构之间的连续性条件和衬砌结构内边界上的边界条件,确定表达式的未知系数.采用逆拉普拉斯变换的数值方法,给出了问题的数值解.分析了饱和土中圆形衬砌结构随土体和衬砌结构参数变化的动力响应规律.     

内部荷载作用下圆柱形孔洞的动力响应解答

考虑土与衬砌结构的动力相互作用,本文研究了内源荷载作用下,圆柱形孔洞的动力响应问题.将土体和衬砌结构视为弹性均匀介质,通过引入势函数将位移控制方程化为二维轴对称波动方程.采用拉普拉斯变换,得到土体及衬砌的位移应力的表达式.利用土体与衬砌结构之间的连续性条件和衬砌结构内边界上的边界条件,可确定表达式的未知系数.采用逆拉普拉斯变换的数值方法,给出了问题的数值解.分析了土中圆形衬砌结构的动力响应随土体和衬砌结构参数的变化规律.     

考虑行波荷载影响的地下防护结构的动力分析

本文根据地下防护结构在平面压缩波作用下的受力特点,在考虑行波荷载影响的基础上,提出考虑结构介质相互作用的动力分析方法。主要是采用粘弹性体模型来描述介质对结构的作用;用一维波理论近似处理结构变形速度对动荷载特性的影响。同时,将结构视为有限自由度体系(由N根杆件组成的绞结机动链),利用虚位移原理建立t时刻的运动微分方程。引进线性加速度假设,以逐步积分法进行求解。文中还给出算例,程序设计框图。最后,对有关问题进行了初步讨论。     

近水面水下爆炸二维Level-set数值模拟

水下爆炸是一个多介质、动边界、瞬态非线性过程,捕捉介质之间交界面的变化是数值模拟的一个难点.本文采用Level-set方法来描述水下爆炸气体产物和流体交界面以及自由表面变化,应用TVD (Total Variation Diminishing) 计算技术求解Level-set流场,首先建立了近水面水下爆炸的二维数值方法,然后,将该方法推广到流场内有刚性结构的情况,考虑了冲击波和刚性结构物的相互作用.为了模拟无限边界流场问题,引进了Thompson建立的无反射边界条件.     

土中爆炸波与地下结构相互作用计算方法研究综述

土中爆炸波与结构相互作用是地下工程结构抗爆计算的理论基础,理论研究中通常在宏观试验基础上,引入合理的介质动力本构模型分析波动问题。针对工程防护中的计算模型和解析方法,综述了岩土介质中爆炸波与结构相互作用的现状和研究进展,内容包括土的动力本构模型,自由场中爆炸波的传播、爆炸波与箱型、圆柱形和直墙圆拱型等地下结构的相互作用等。重点阐述了常用的非饱和土和饱和土的动力本构模型、考虑松弛效应的土的综合弹塑性模型,一维平面波在不均匀介质和分层介质中的传播及地下结构爆炸荷载计算方面的研究成果,分析了各种模型和计算方法的适用范围和存在问题。

     

空中爆炸冲击波地面荷载的数值模拟

本文根据文献[1]的理论,给出地下防护结构动力有限元分析所需空中爆炸冲击波荷载的数值模拟方案,并编制出冲击波荷载自动生成程序,使地下防护结构有限元分析的效率与精度大大提高。     

外爆条件下冲击波与组合壳结构的相互作用

为研究冲击波与组合壳结构的相互作用,针对带防护墙的地面直立钢筋混凝土组合壳结构,考虑结构安置于地面和周边围土2种工况,开展结构爆炸实验,分析了结构外表面冲击波荷载分布及振动特性。实验结果表明:冲击波作用下,结构外表面爆炸荷载主要产生在冲击波绕射过程,确定荷载时应考虑冲击波压力在绕射传播过程中的自然衰减;整个结构中与冲击波最早接触的构件先产生振动,而后由于结构整体参与使得振动频率降低,振动幅值减小;结构周边围土可降低防护墙迎爆部分构件的振动频率,减小防护墙和组合壳的振动幅值。     

地铁隧道毫秒延时爆破环境振动特性研究

基于地铁隧道毫秒延时爆破环境振动特性现场试验,考虑爆破荷载的不规则特性,采用基于非对称加卸载准则的修正Davidenkov本构模型描述场地土体的动力非线性特性;通过改进Friedlander方程来模拟内源爆炸在圆柱形炮孔表面产生的瞬态空气冲击波;实现了包含毫秒延时爆破荷载输入和有限元-无限元耦合边界的地层-爆源体系三维精细化有限元模型,并与现场实测数据对比验证了该模型方法的有效性。对50 ms延时爆破和齐爆引起的环境振动特性进行了数值模拟,对比发现毫秒延时爆破不仅可以有效降低地表峰值振速,而且可以显著改变地表振动的频谱特性。毫秒延时爆破产生的地表振动频带较集中,对分散爆破振动能量的作用显著,且地表速度响应的主频较高,远离建筑结构自振频率,可显著降低爆破施工引起的邻近建筑物的结构振动水平。

     

考虑相邻建筑物影响的结构动力性能分析

本文采用通用子结构法分析了结构——土——结构相互作用问题的动力性能,并给出了考虑地基土和基础底板在接触界面上发生相对位移时的系统的运动方程式。相邻的二个建筑物,当二者之间距离很近时,将通过地基土大大地改变它们原来的动力性能。对于一个较低矮的建筑物邻近于一个较高耸的建筑物而言,情况尤其如此。然而,随着二者之间距离的增大,结构动力性能的变化将迅速地减小。     

惰性介质对钝感炸药爆轰的约束效应

首先用改进冲击波极曲线理论分析惰性介质对钝感炸药爆轰的约束作用类型。改进冲击波极曲线基于爆轰ZND模型建立在前导冲击波上,并且未反应炸药采用JWL状态方程,惰性介质采用p（ρ,T）形式状态方程。理论考察声速小于炸药CJ爆速且压缩性不同的6种典型惰性介质约束情况。然后用带三项式Lee-Tarver化学反应率的二维Lagrange流体力学方法数值模拟考察约束相互作用。数值考察约束介质的影响因素有:压缩性、厚度、典型双层介质组合约束。从数值结果看出,由介质压缩性的不同给出的约束作用方式共7种:其中6种出现在介质声速小于炸药CJ爆速条件下,可运用冲击波极曲线理论;另外一种出现在介质声速大于炸药CJ爆速条件下,不能使用冲击波极曲线理论。同时,介质厚度、双层介质组合方式也能够影响爆轰前导冲击波阵面形状以及爆轰化学反应流动状态。     

爆炸波作用下地下防护结构与围岩的非线性动力相互作用分析

针对实际地下工程中普遍存在的材料非线性以及半无限介质域的处理问题,给出了基于时间有关基本解的时域边界元法与非线性动力有限元法的耦合方法,应用该耦合方法计算了一马蹄形截面地下防护结构与围岩受爆炸冲击波作用下非线性相互作用的时间历程,并与线弹性情况进行了比较分析。结果表明:本文的方法具有较高精度,真实地再现了波在弹性层中传播以及反射的全过程。     

初始纵横向荷载效应对薄板自振频率的影响分析The analysis for the effect of both initial in-plane and transverse loads on the natural frequency of plates

首先基于能量变分原理,给出了同时考虑初始纵向、横向荷载效应情况下板的应变能表达、动力平衡微分方程及单元刚度矩阵。再以动力平衡微分方程为基础,运用伽辽金法解得四种典型板同时考虑初始纵向、横向荷载效应的基频近似解,并运用瑞利法解得简支矩形板考虑初始纵向、横向荷载效应的前三阶频率近似解。然后相互验证了考虑初始纵向、横向荷载效应的板单元刚度矩阵和频率近似解的正确性,并进一步分析了初始纵向、横向荷载及相关因素对板自振频率的影响。结果表明,考虑初始纵向、横向荷载效应后,板的自振频率主要受初始纵向荷载、初始横向荷载、板的厚度及边界条件等因素的影响;初始纵向、横向荷载效应对板的基频影响明显于高阶频率;初始纵向、横向荷载对板的自振频率影响分别呈线性和抛物线规律。     

初始纵横向荷载效应对薄板自振频率的影响分析

首先基于能量变分原理,给出了同时考虑初始纵向、横向荷载效应情况下板的应变能表达、动力平衡微分方程及单元刚度矩阵。再以动力平衡微分方程为基础,运用伽辽金法解得四种典型板同时考虑初始纵向、横向荷载效应的基频近似解,并运用瑞利法解得简支矩形板考虑初始纵向、横向荷载效应的前三阶频率近似解。然后相互验证了考虑初始纵向、横向荷载效应的板单元刚度矩阵和频率近似解的正确性,并进一步分析了初始纵向、横向荷载及相关因素对板自振频率的影响。结果表明,考虑初始纵向、横向荷载效应后,板的自振频率主要受初始纵向荷载、初始横向荷载、板的厚度及边界条件等因素的影响;初始纵向、横向荷载效应对板的基频影响明显于高阶频率;初始纵向、横向荷载对板的自振频率影响分别呈线性和抛物线规律。     

激光产生高压问题的二维数值模拟研究

在研究激光与靶物质相互作用以及激光驱动的效应中,许多问题具有二维性质。这种二维问题,目前都是用计算机来模拟研究的。本工作在[1]的基础上通过数值模拟,考虑了平面靶中激光驱动冲击波传播和平面性的二维问题。计算表明,对于高斯激光束,冲击波阵面为一曲面,波阵面上不同径向位置的压强是不同的。光束中心压强约为光斑边缘处压强的1.7倍。冲击波速度也有个径向分布,由中心向外逐渐下降。共计算了两个典型模型,其中一个与实验结果进行了比较,两者符合较好。     

受冲击加载时浅埋箱形结构受力分析的一种解析方法

本文提出以厚壁受弯构件动力方程描述上部介质,以薄壁受弯构件动力方程描述箱形结构,介质和结构间的相互作用力用接触压力函数q(x,y,t)连接,通过对两个方程联立求解,得到考虑相互作用影响时的浅埋箱形结构受力分析结果,并列出q(x,y,t)的表达式。     

兼顾静动荷载的结构拓扑优化方法

为避免考虑瞬态动力性能时拓扑优化的高计算成本,满足工程快速设计的需求,获得主要静动荷载作用下的合理结构形态,本文提出了一种低计算成本的兼顾静动荷载的结构拓扑优化方法。施加的动荷载是地震等效荷载,用振型分解法和抗震规范中的反应谱曲线确定;通过结构形态、动力特性和地震等效静载的相互反馈和作用实现了考虑结构动力特性的拓扑优化;此外,还提出方法的自动进化策略。算例表明,方法可有效实现兼顾静动性能的拓扑优化。     

水动力荷载和多圆柱体结构—流体—地基体系的相互作用

本文研究在海床作水平运动情况下,多个大尺度弹性柱体由于辐射波所引起的水动力荷载及其动力响应。该体系的数学模型考虑了结构与流体的相互作用,同时也考虑了柱体相互之间的水动力干扰作用,以及柱体与地基之间的相互作用。文中逐个分析了上述几种相互作用对水动力荷载的影响。其结果表明,在自由表面处以及当地震激励频率与体系自振频率接近时,各种相互作用对水动力荷载有明显的影响。