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2012年  第29卷  第2期

基本方法
基于FORM 有限元可靠度方法的结构整体概率抗震能力分析
吕大刚, 于晓辉, 王光远
2012, 29(2): 1-8.
摘要:
将多级力控制Pushover分析方法与一次可靠度方法(First Order Reliability Method, FORM)相结合,提出了结构整体概率抗震能力分析的FORM 有限元可靠度方法。利用OpenSees 的有限元可靠度分析模块,将该方法应用于钢筋混凝土框架结构,并与蒙特卡洛模拟法分析结果进行对比。结果表明:该方法具有较高的精度和效率,为结构整体概率抗震能力分析提供了另外一种思路。
改进的正则化模型修正方法在结构损伤识别中的应用
张纯, 宋固全, 吴光宇
2012, 29(2): 29-33,4.
摘要:
基于灵敏度分析的有限元模型修正方法与Tikhonov 正则化方法相结合,可以有效抑制实测模态参数中噪声的影响,正确识别结构损伤,但也存在着识别结果过度光滑的缺陷。通过在Tikhonov 罚函数项中引入光滑函数,改善Tikhonov 正则化方法对非光滑解的描述能力,在保持识别算法鲁棒性的同时,提高模型修正方法对于结构损伤的识别精度。以简支梁模型为例的损伤识别数值模拟表明,该文方法不仅能扩大正则化参数的可选择范围,还能显著降低噪声对识别结果的干扰,提高单元损伤程度的识别精度。
复合材料夹层板振动分析的精化锯齿理论和三角形板单元
任晓辉, 陈万吉
2012, 29(2): 34-38.
摘要:
基于精化锯齿理论,构造了六节点三角形协调板单元并推导了夹层板自由振动问题有限元列式。不同于已有锯齿理论,精化锯齿理论特点是面内位移不含有横向位移一阶导数,构造有限元时仅需要C0 插值函数。为验证单元性能,分析了软核夹层板自由振动问题。结果表明,该文构造的单元能准确计算软核夹层板固有频率,然而基于已有锯齿理论建立的不协调元计算结果精度较低。
均匀热流作用下含裂纹板I 型温度应力强度因子的解析解
陈星烨, 唐雪松
2012, 29(2): 39-44.
摘要:
研究一种新的温度边值问题。含中心裂纹无限大板受远场均匀热流作用,热流密度方向与裂纹有一夹角。当裂纹面上维持一恒定温差时,采用复变函数理论,得出了温度场、温度应力场与位移场的解析解。利用位移单值条件,确定出温度应力强度因子的解析表达式。针对铝合金LY12 材料进行了相应数值计算,分析了热流密度大小与方向对温度分布与温度应力强度因子的影响。研究表明:该文给定的温度边界条件下,只产生Ⅰ 型温度应力强度因子,不产生Ⅱ 型温度应力强度因子。温度应力场取决于热流密度沿裂纹方向的分量,垂直于裂纹方向的分量对温度应力场没有影响。
土木工程学科
钢框架梁柱节点转角理论模型和测量计算方法
施刚, 袁锋, 霍达, 石永久, 王元清
2012, 29(2): 52-60.
摘要:
梁柱节点转角对钢框架的内力和变形及其梁与柱构件的设计有着重要的影响。由于研究环境和研究方法的差异,国内外研究者大多采用自己定义的节点转角和测量计算方法,其测量得到的节点转角中大多包括梁与柱变形的影响,使已取得的大量研究成果在其适用性和可比性上存在较大的不足。该文比较分析了目前国内外学者提出的钢框架梁柱节点转角定义和测量计算方法,对全焊接节点及栓焊混接节点提出了改进的节点转角测量计算方法,并验证其精确性和可行性;随后采用较为合适的节点简化理论模型,结合节点转角测量计算方法进行整体分析,讨论其准确性。有限元分析结果显示该文建议的3 种节点转角测量计算方法具有很高的精度,而选取节点域斜向弹簧模型进行整体框架的简化分析时,不仅可以考虑节点转动的影响,而且其分析计算结果具有很高的精确性。
型钢高强高性能混凝土框架柱地震损伤分析
王斌, 郑山锁, 国贤发, 于飞, 张宏仁
2012, 29(2): 61-68.
摘要:
为了研究地震作用下型钢高强高性能混凝土构件的损伤,总结和分析了已有地震损伤模型存在的不足,基于低周反复荷载作用下型钢高强高性能混凝土框架柱的损伤试验研究结果,对框架柱的地震损伤特性进行了分析。通过合理地考虑循环次数对构件极限抵御能力(极限耗能和变形能力)的影响以及加载路径对损伤的影响,建立了能够全面反映水平地震作用下构件力学特性变化的基于变形和能量组合的非线性双参数损伤模型。对损伤模型中相应的参数进行了讨论和分析,并给出了其具体定义和表达式。结合试验结果,对损伤模型的有效性进行了验证。研究结果表明,该模型能够较好地描述型钢高强高性能混凝土框架柱的地震损伤演化过程与程度,且理论上更为合理。研究结果为该类结构构件的地震损伤评估以及基于损伤的抗震设计方法的建立提供了理论依据。
基于交叉过滤的刚架结构拓扑优化
冷国俊, 仇原鹰, 保宏
2012, 29(2): 69-73,8.
摘要:
针对目前离散体拓扑优化在大型刚架结构中的广泛应用以及此类方法对制造工艺的忽视,该文给出了交叉准确的数学描述,提出了交叉因子的概念,通过Heavisid函数建立了由截面积设计变量到交叉因子的连续函数。依此在优化模型中加入交叉过滤约束,利用基结构法建立了拓扑优化模型。最后将该方法应用到天线辐射梁的设计中,结果显示该方法能有效地消除不需要的单元交叉。
任意分布轴力作用下框架柱弹性稳定的实用解法
田炜烽, 郝际平, 丁戈, 付磊
2012, 29(2): 74-80.
摘要:
该文根据等效负刚度相等的原则,建立了框架柱中力与柱顶力之间的等效关系,推导了等效力系数的计算公式。通过该系数,可以将柱中力折算到柱顶,直接通过规范查取计算长度系数验算框架的整体稳定,而不需要重新对计算长度系数进行折算。进一步提出了等效力法,该方法可以很好的解决框架变多次轴力问题,具有很好的精度,满足工程应用的要求。对于变轴力非对称框架,用等效力法推导了考虑柱间支援作用之后的计算长度系数计算公式,并通过算例进行了验证。研究结果表明:等效力法具有很好的精度和准确性,可供工程设计及理论计算使用。
典型地铁车站内爆炸致人员伤亡区域的预测研究
闫秋实, 刘晶波, 伍俊
2012, 29(2): 81-88.
摘要:
地铁车站遭受恐怖爆炸袭击,会造成大量的人员伤亡和经济损失,目前我国关于地铁内爆炸分析的研究资料较少。利用动力有限元计算软件LS-DYNA,对典型地铁车站结构内爆炸进行三维数值模拟,分析其在不同药量作用下冲击波流场分布规律,绘制了站台板位置处冲击波超压峰值等压线图,搜集整理国内外关于冲击波对人员损伤的评价准则,利用相关评价准则,对地铁遭受恐怖爆炸袭击时人员伤亡进行评估,为地铁车站的抗爆设计和反恐预案等提供参考依据。
圆管拱结构平面外弹塑性二次分岔屈曲性能
剧锦三, 丁敏, 郭彦林, 蒋秀根
2012, 29(2): 89-93.
摘要:
该文使用一种新的数值跟踪策略对无平面外支撑和有顶点平面外支撑的弹塑性圆管拱的平面外二次分岔屈曲的荷载-位移曲线的全过程进行跟踪分析,得到了跨中集中荷载和全跨均布荷载作用下,相同截面不同矢跨比的拱的平面外弹塑性二次分岔屈曲荷载,将其与平面内二次分岔屈曲荷载比较。计算结果表明:对于具有相同截面的无平面外支撑弹塑性圆管拱,在跨中集中荷载作用下,平面内二次分岔屈曲荷载小于平面外二次分岔屈曲荷载,平面内二次分岔屈曲会先于平面外屈曲发生,矢跨比0.2 时平面外二次分岔屈曲荷载最大。全跨均布荷载作用下的拱平面外二次分岔屈曲会先于平面内二次分岔屈曲发生;矢跨比0.3 时平面外二次分岔屈曲荷载最大。矢跨比为0.1 时,拱的平面内与平面外屈曲荷载相差最大。对于有顶点平面外支撑拱,在集中荷载作用下,支撑对分岔屈曲荷载作用不明显,只是改变了屈曲形式。全跨均布荷载作用下,支撑可以大幅提高全跨均布荷载作用下拱的平面外屈曲荷载,尤其是对矢跨比小的拱的影响更大一些,平面外二次分岔屈曲会先于平面屈曲发生。
一种考虑剪滞效应的斜支承连续箱梁挠曲扭转分析方法
张元海, 林丽霞
2012, 29(2): 94-100.
摘要:
通过在支承坐标系下考虑约束条件,提出一种适用于斜支承连续箱梁挠曲扭转分析的薄壁箱梁单元。该单元具有10 个自由度,可方便地考虑斜支承连续箱梁的剪滞效应和扭翘变形。选取挠曲剪滞微分方程和约束扭转微分方程的齐次解作为单元位移函数,推导出单元刚度矩阵各元素的具体表达式。从剪滞翘曲应力的轴向平衡条件出发,建立双室箱形断面的剪滞翘曲位移函数,并给出了剪滞翘曲几何特性的一般计算公式。用所编制的电算程序SSCBA 对一个3 跨斜支承双室连续箱梁模型进行计算,计算值与实测值和ANSYS 壳单元结果均吻合较好,证实该箱梁单元是可靠的。计算表明:在跨中偏心荷载作用下,斜支承连续箱梁的剪滞翘曲变形和约束扭转翘曲变形对应力分布具有显著影响。
基于“梁段”模型的FRP 加固混凝土梁端界面剥离破坏分析
叶苏荣, 孙延华, 熊光晶
2012, 29(2): 101-106,.
摘要:
由各种纤维复合材料(FRP)加固混凝土梁端斜裂缝诱发的“端头FRP-混凝土界面剥离”是一种常见破坏模式,而用有限元方法对有多条裂缝的整根加固梁进行分析难度很大。该文提出一个简单的以加固梁端第1 条斜裂缝为边界的“梁段”空间非线性有限元计算模型,并用圣维南原理和数值分析证实其合理性和可靠性。进而对此模型进行参数分析,探讨FRP 拉应力、FRP 层数、FRP-混凝土粘结滑移本构关系和加固梁端第1 条斜裂缝到支座的距离诸因素对剥离应力的影响。经比较,模型计算结果与既有实验数据吻合较好。
直角扣件钢管节点抗扭性能试验研究
蔡雪峰, 庄金平, 周继忠
2012, 29(2): 107-113.
摘要:
进行了33 个直角扣件钢管节点的抗扭性能试验,试验参数主要有:扣件拧紧扭矩的大小、扣件的周转次数、周转加载幅度等。试验结果表明:随着扣件拧紧扭矩的增大,在一次性破坏试验下扣件钢管节点的抗扭刚度也随之增大,但是在多次周转试验下,其刚度增加的幅度则不如一次性破坏试验时明显,而且周转加载幅度越大时,抗扭刚度增加的幅度也越小;扣件周转次数对节点抗扭刚度的影响相对较大,周转次数为15 次时,节点抗扭刚度达到最大,周转次数超过35 次时,抗扭刚度趋于恒定,同时在该文试验的周转次数范围内,扣件节点的抗扭刚度均大于新扣件一次性试验的抗扭刚度;周转加载幅度越大,则节点的抗扭刚度下降的愈快,试验能周转的次数也愈少。在试验结果的基础上,回归出直角扣件钢管节点扭矩(T)-转角(θ)的关系曲线。由于扣件的节点抗扭刚度,同时受多种因素的相互影响,而工程上也较难界定扣件的周转次数及周转加载幅度等因素,针对以上情况,提出了扣件式钢管支撑体系施工中的几点建议。
中美混凝土结构设计规范剪扭构件承载力的对比分析
鲁懿虬, 黄靓
2012, 29(2): 114-120.
摘要:
为研究GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》(以下简称“我国规范”)剪扭构件的安全度水准及有关设计方法的合理性,对比分析了我国规范和ACI 318-08(以下简称“美国规范”)剪扭构件的承载力计算方法和结果,并进行了可靠度比较。结果表明,我国规范在考虑混凝土部分相关性时,用“三折线”简化模型将混凝土部分提供的抗扭和抗剪承载力相关曲线外扩,使得混凝土部分的计算承载力被高估,设计安全度偏小。美国规范对于混凝土部分剪扭相关性考虑得较为保守,使得混凝土部分设计偏于安全。美国规范配筋量比我国规范大,配筋基本满足1/4 圆弧相关性模型的承载力要求;而我国规范计算所得的钢筋不能满足1/4 圆弧相关性模型的承载力要求,设计安全度比美国规范小。美国规范的可靠指标比我国规范高,我国规范可靠指标不能满足GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求。
早龄期混凝土湿度应力计算与开裂风险评估
高原, 张君, 侯东伟
2012, 29(2): 121-128,.
摘要:
该文以现浇混凝土圆柱为例,建立了自收缩与干燥收缩统一的早龄期混凝土收缩应力解析计算方法,并采用松弛系数法对混凝土徐变的影响作了修正,同时对混凝土早期开裂风险进行了分析。应用所建模型,对不同环境湿度条件、不同尺寸混凝土圆柱的湿度应力进行了计算与分析。结果表明:混凝土内部湿度随时间的变化幅度是控制湿度应力的主要因素,混凝土内部湿度与环境湿度差值越小,干缩应力越小;徐变参数的取值对混凝土湿度应力的计算影响较大;构件尺寸对干缩应力也有一定的影响,柱半径越大,相同条件下其外表面拉应力越大,越容易开裂。
大型预制混凝土梁柱叠合板中节点整体抗震性能试验研究
陈适才, 闫维明, 李振宝, 王文明, 高杰
2012, 29(2): 135-141.
摘要:
为研究高层预制装配式混凝土结构的抗震性能,并为建立该类结构装配式节点的抗震设计方法提供依据,采用足尺模型试验方法,对结构底层不同连接方式的大尺寸、高轴压预制梁-柱-叠合板装配中节点试件在低周往复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、耗能能力、拼缝的影响等性能进行了研究,结果表明:叠合板以及预制梁纵筋、预制柱纵筋的连接方式对整体节点的抗震性能具有重要影响;对于预制梁纵筋锚固连接的中节点,钢筋存在滑移现象,对于预制梁纵筋贯穿连接的中节点,具有与现浇中节点相当的耗能能力与综合抗震性能。
悬索桥纵向和竖向耦合自振研究
彭旺虎, 邵旭东
2012, 29(2): 142-148.
摘要:
悬索桥的振动性状中呈现纵飘振动与竖向反对称低阶振动相互耦合的特点。基于挠度理论和能量原理,研究了耦合自振的频率计算方法。首先把加劲梁的单纯纵飘看作单摆振动,得出其等代摆长和振动频率。再结合主缆的竖向反对称低阶振型下的纵向位移特点,建立考虑主缆纵向位移影响的加劲梁纵飘振动的简化计算模型,获得其势能增量的简单表达式。由哈密顿原理,推演了耦合振动频率的计算方法。通过5 座桥梁实例验证,利用该文公式获得的耦合频率和振型形状判定与有限元计算结果吻合良好,表明该文提出的计算方法实用可靠。
半刚接钢框架内填RC 墙结构简化分析模型
孙国华, 顾强, 何若全, 方有珍, 申林
2012, 29(2): 149-158.
摘要:
该文提出了一种用于分析半刚接钢框架内填RC 墙结构(简称PSRCW)滞回性能的简化分析模型(即斜向板带模型),基于混凝土应力-应变关系给出了斜向板带的轴力-位移关系曲线,采用Pivot 塑性滞回模型模拟斜向板带的力学行为。采用有限元方法分析了板带恢复力模型、板带数量及倾角对PSRCW 结构斜向板带模型的影响,结果表明Pivot 塑性滞回模型可较好地模拟斜向板带的滞回性能,可采用7 条以上板带及40°~50°之间板带倾角描述PSRCW 结构的整体性能。应用该简化模型对有关试件进行了滞回性能模拟,并与试验结果比较,两者吻合良好。
震后地下拱结构的抗冲击波动载能力评估
周健南, 金丰年, 范华林, 浦奎英, 许宏发
2012, 29(2): 159-164,.
摘要:
为正确评估震后地下防护结构的抗动载能力,对汶川地震地下防护结构的破坏状况进行了分析,根据结构震后破坏模式建立了相应的结构损伤力学模型,提出了震前固端拱在震后劣化为三铰拱的结构分析方法。针对不同结构型式,给出了动荷载动力系数的确定方法,通过计算得到了在相同均布荷载作用下地下拱形结构的弯矩和拱脚推力的计算公式。针对具体实例,计算了不同损伤型式的拱结构承受冲击波荷载时的结构内力,从而给出了震后结构的抗动载能力评估方法。研究表明,地下防护结构震后抗冲击能力下降可达50%以上。
剪切可变形梁热过屈曲解析解
马连生, 顾春龙
2012, 29(2): 172-176,.
摘要:
该文导出了面内热载荷作用下,梁过屈曲问题的精确解。首先基于非线性一阶剪切变形梁理论,推导了控制轴向和横向变形的基本方程。然后,将3 个非线性方程化简为一个关于横向挠度的四阶非线性积分-微分方程。该方程与相应的边界条件构成了微分特征值问题。直接求解该问题,得到了热过屈曲构形的闭合解,这个解是外加热载荷的函数。利用精确解,得到了临界屈曲载荷的一阶结果与经典结果的解析关系。为考察热载荷、横向剪切变形以及边界条件的影响,根据得到的精确解给出了两端固定、两端简支以及一端固定一端简支边界条件下的具体数值算例,讨论了梁在面内热载荷作用下的过屈曲行为,并与经典结果进行了比较。该文得到的精确解可以用于验证或改进各类近似理论和数值方法。
带约束拉杆十形截面钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系
左志亮, 蔡健, 林焕彬, 钱泉, 段伟宁
2012, 29(2): 177-184.
摘要:
介绍了11 个带约束拉杆和5 个不带约束拉杆的十形截面钢管混凝土轴压短柱试件的试验研究,讨论在不同约束拉杆间距与直径、钢板厚度与屈服强度、截面尺寸下试件的破坏与承载力特点。分析了带约束拉杆十形截面钢管混凝土的约束特点。在合理假定的基础上,将十形钢管混凝土截面划分成1 个无拉杆的方形和4 个有拉杆的矩形钢管混凝土区域,借鉴约束混凝土本构模型,建立了力学概念清晰的各区域核心混凝土等效单轴本构关系。采用建议的本构关系对相关试验的试件进行了荷载-应变全过程分析,计算曲线和试验曲线吻合良好。
波纹钢腹板体外预应力箱梁混凝土块式转向装置力学性能研究
杨明, 黄侨, 马文刚, 黄志伟
2012, 29(2): 185-191.
摘要:
针对波纹钢腹板体外预应力箱梁结构的力学和构造特点,采用有限元分析与试验研究相结合的方法,研究用于波纹钢腹板体外预应力箱梁的混凝土块式转向装置的承载机理、受力特点、破坏形态、极限承载力等力学特性。试验和有限元分析的结果吻合良好。研究结果表明,转向装置对混凝土翼缘板的局部影响集中在转向块与梁体连接的部分及附近区域内,混凝土块式转向装置的破坏由受拉区混凝土受拉破坏和环向钢筋受拉屈服引起,环向钢筋的受力表现出明显的偏心受拉构件的受力特点。
其他工程学科
基于实验的圆柱体流固耦合升力谱模型研究
黄维平, 刘娟, 王爱群
2012, 29(2): 192-196,.
摘要:
基于均匀流场的弹性圆柱体涡激振动实验,提出了一个考虑流固耦合的涡激升力谱模型。该升力模型采用了Webull 分布模型,以流速、约化速度、圆柱体直径和圆柱体固有频率为模型参数,通过引入圆柱体固有频率来考虑流固耦合的影响,避免了时域模型中直接计算圆柱体的顺流向振动响应问题。与实验结果比较表明,该模型可用于均匀流场的涡激振动预测。
柔性空间机械臂基于混合滑模思想的自适应变结构控制
陈志勇, 陈力
2012, 29(2): 216-221.
摘要:
研究了柔性空间机械臂协调运动控制及柔性振动抑制问题。利用假设模态法及系统动量守恒关系,导出了空间机械臂的系统动力学模型。基于混合滑模思想,针对系统惯性参数存在不确定的复杂情况,提出了一种柔性空间机械臂本体姿态、关节协调运动的自适应变结构控制方案。该文所引入的混合滑模由频率成形最优滑模及终端滑模两部分组成。前者用于抑制系统柔性杆件的振动,后者则是为了保证系统追踪误差在有限时间内的收敛性。此外,上述控制方案由于在控制过程中无需预知系统的柔性变量,因此可有效避免对系统柔性状态变量进行实时地测量与反馈,较适于实际应用。仿真运算,证实了所提控制方法的有效性。
各向异性双重孔隙介质的应力与油水两相渗流耦合理论模型
赵颖
2012, 29(2): 222-229.
摘要:
针对天然裂缝性油藏的特性,建立了描述双重孔隙介质中油水两相流体流动特性的流固耦合理论模型。该模型不仅考虑了渗透率的各向异性,而且考虑了岩石固体骨架变形的各向异性。渗流方程是依据双重孔隙的概念建立起来的,而固体骨架变形控制方程则是根据Biot 的等温、线性孔隙弹性理论建立起来的。同时,给出了横向各向同性及结构各向异性、固体材料各向同性时的双重孔隙介质的应力与油水两相渗流耦合理论模型。对该模型进行了简化,并将其简化后模型与单相流的各项同性和各向异性双重孔隙介质流固耦合理论模型进行了比较。
热连轧FTSR 轧机振动研究
闫晓强, 包淼, 李永奎, 范连东, 王文瑞
2012, 29(2): 230-234.
摘要:
该文针对某FTSR 热连轧机的异常振动问题,利用现代遥测系统和ANASYS 中谐响应分析模块对轧机的振动特征进行了测试和研究,得出FTSR 轧机异常振动是由主传动控制系统振荡与轧机辊系水平振动固有频率接近引发的。当扭振的频率与辊系的水平固有频率相等时,轧机产生的水平振动最为强烈。研究结果为抑制轧机振动提供了实验数据和理论依据。
平板双侧刚性压头对压的开裂分析
蔡永梅, 谢禹钧
2012, 29(2): 235-238,.
摘要:
当弹性平板受双侧刚性压头对压时,在压头与平面接触角点附近会产生奇异应力场和K-控制区。与I 型裂纹类似,应力强度因子可作为断裂参量描述应力场的应力集中程度。该文利用经典守恒积分方法研究平板双侧刚性压头对压情况下应力强度因子和触压边界开裂的临界载荷问题,给出边界开裂临界开裂条件,并采用有限元法给出数值算例。
轴对称体空化水动力脉动特性的实验研究
黄彪, 王国玉, 权晓波, 张敏弟
2012, 29(2): 239-244.
摘要:
为了研究轴对称体非定常空化的脉动特性,采用高速全流场显示技术和动态测力系统实验研究了绕半球型和平头轴对称体的非定常空化流场及其动力特性。实验在闭式水洞中进行,采用高速摄影的方法观察了在不同空化数下绕半球型和平头轴对称体的空穴形态,总结了在不同空化数下空泡形态的脉动特性;测量了轴对称体受到的阻力,并对阻力信号进行了时频分析,得到了轴对称体阻力在非定常空化阶段的时频特征。结果表明:空泡形态及其对应的动力特征随着空化数的变化存在明显的非定常特性,空化流场形态与动力特征频率存在高度的相关性。并且不同头型轴对称体的脉动特性存在明显的差异,半球型轴对称体空泡流动的脉动主要是空泡尾部的高频小脱落引起的,而平头轴对称体的空泡流脉动成分主要是大尺度的漩涡空泡团的周期性脱落,空化流场的低频特征频率与空泡的大断裂相对应。
挡墙对爆炸冲击波传播影响的数值模拟
李鑫, 吴桂英, 贾昊凯
2012, 29(2): 245-250.
摘要:
基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法,采用有限元软件AutoDyn,对TNT 炸药地面起爆后,爆炸冲击波遇到挡墙时的传播规律进行了三维数值模拟。分析了炸药在自由空气中,刚性地面上,沙土地面上起爆情况下,对不同方向超压分布的影响,研究了当冲击波遇到挡墙时其迎爆面的超压和比冲量分布及冲击波绕射之后挡墙后方的超压和比冲量分布规律。分析结果表明:炸药起爆环境对冲击波超压有明显的影响,其影响程度随方向而定。爆炸冲击波遇到混凝土挡墙后将产生约2 倍于入射压力的反射超压;在比距离较小时,挡墙迎爆面的最大压力和比冲量均出现在挡墙底部。爆炸冲击波绕过挡墙之后将会发生环流汇聚现象,并且在冲击波相互碰撞下汇合处的超压较大。
陶瓷复合装甲粘结层效应和抗多发打击性能的数值模拟研究
孔晓鹏, 蒋志刚, 晏麓晖, 陈斌
2012, 29(2): 251-256.
摘要:
粘结层性能对陶瓷复合装甲抗多发打击性能有重要影响。建立了研究粘结层和多发打击的数值模拟方法,解决了传统方法不能模拟“脱粘”和多发打击的问题。基于文献弹道试验,研究了环氧树脂和聚氨酯两种粘结层材料及其厚度对陶瓷/铝合金复合装甲抗7.62mm 穿甲弹单发和两发打击性能的影响。结果表明:单发打击的数值模拟可不建粘结层,而多发打击应采用建粘结层的方法;抗单发打击时,粘结层越薄,极限速度越大;抗多发打击时,陶瓷复合装甲应采用聚氨酯粘结层,且其抗两发打击的较优厚度约为0.40mm。