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大尺度复杂环境下的强爆炸冲击波传播数值模拟技术研究
1
作者 寿列枫 祝文军 +2 位作者 李秦超 马龙 姚成宝 《爆炸与冲击》 北大核心 2026年第2期1-16,共16页
为实现大尺度复杂空间范围内强爆炸冲击波的高效数值模拟,基于扩散界面多组分模型,建立适用于极端条件、任意多介质相互作用的可压缩多相流数值方法,并结合人工智能技术,提出一种具有MUSCL-THINC-BVD特征且兼具鲁棒性、低耗散、高效率... 为实现大尺度复杂空间范围内强爆炸冲击波的高效数值模拟,基于扩散界面多组分模型,建立适用于极端条件、任意多介质相互作用的可压缩多相流数值方法,并结合人工智能技术,提出一种具有MUSCL-THINC-BVD特征且兼具鲁棒性、低耗散、高效率的重构方法。该方法能够在激波、接触间断和物质界面等关键区域自适应选择最优重构方式,实现全局数值耗散最小化,同时较传统BVD(boundary variation diminishing)框架下的格式具有更高的计算效率。进一步结合全球地理信息系统,发展了自动化几何建模与网格剖分技术、网格自适应及大规模并行计算方法,从而能够高效处理网格规模达数十亿、压力范围覆盖10^(3)~10^(15) Pa、模拟区域不小于10 km的大尺度复杂城市环境中的强爆炸冲击波问题。通过对复杂地形及真实城市建筑条件下冲击波传播过程的完整数值模拟,验证了该数值方法的可靠性。 展开更多
关键词 多相流 重构方法 爆炸冲击波 真实地形 局部城市
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循环冲击下高温层理砂岩的动力学特性及损伤模型
2
作者 许梦飞 苗文涛 +2 位作者 梁为民 韩峰 李敏敏 《爆炸与冲击》 北大核心 2026年第3期103-120,共18页
为研究循环冲击下高温层理砂岩的动力学特性及动态损伤本构模型,首先对高温(300~1100℃)作用后层理砂岩的物理特性进行测试;其次利用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置开展了循环冲击下高温层理砂岩动力学特性研究;... 为研究循环冲击下高温层理砂岩的动力学特性及动态损伤本构模型,首先对高温(300~1100℃)作用后层理砂岩的物理特性进行测试;其次利用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置开展了循环冲击下高温层理砂岩动力学特性研究;最后,基于层理岩石黏弹性损伤元件模型,构建了考虑高温-冲击荷载耦合损伤的层理岩石动态本构模型,并通过实验数据对模型进行了验证。结果表明:砂岩主要矿物晶体石英的变晶温度处于500~700℃之间。温度越高,砂岩表观颜色越深,质量越小,波速和峰值应力先减小后增大。温度对0°、45°层理砂岩造成的损伤更大,900℃时损伤最为显著。在1300 V冲击电压下,层理砂岩的峰值应力随冲击次数的增加呈现先升后降的趋势。冲击荷载使高温后的0°层理砂岩更容易破坏,而45°和60°层理砂岩表现出较强的抗冲击能力。模型预测曲线与试验曲线相差较小,表明该模型在描述高温层理砂岩循环冲击力学特性方面具有良好的适用性。 展开更多
关键词 岩石动力学 高温 层理砂岩 循环冲击 本构模型
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含KHCO_(3)细水雾对甲烷-氢气预混爆燃的抑制机理
3
作者 黄辉 李元兵 +1 位作者 李霞 邵鹏 《高压物理学报》 北大核心 2026年第4期102-114,共13页
甲烷-氢气混合气体的爆炸防控技术是保障氢能安全应用的重要课题。通过实验与数值模拟相结合的方法,系统研究了含KHCO_(3)细水雾对甲烷-氢气预混爆燃的抑制机理。结果表明,含KHCO_(3)细水雾对甲烷-氢气预混爆燃具有显著抑制效果,且抑制... 甲烷-氢气混合气体的爆炸防控技术是保障氢能安全应用的重要课题。通过实验与数值模拟相结合的方法,系统研究了含KHCO_(3)细水雾对甲烷-氢气预混爆燃的抑制机理。结果表明,含KHCO_(3)细水雾对甲烷-氢气预混爆燃具有显著抑制效果,且抑制性能与KHCO_(3)的质量分数呈正相关。以氢气体积分数为10%的混合气体为例,与对照组相比,KHCO_(3)的质量分数为11%时,峰值压力和平均压力上升速率分别降低34.64%和44.57%,层流燃烧速度最高下降66.43%。KHCO_(3)兼具物理与化学双重抑制效应:物理上,雾滴相变吸热和蒸气稀释效应降低火焰温度并稀释可燃物;化学上,KHCO_(3)分解产生的钾化合物通过KOH→K→KOH重组循环消耗关键自由基(·H、·O、·OH),与链分支反应形成竞争,中断燃烧链式反应。此外,抑制过程是抑制与促进效应的竞争。高掺氢比和高KHCO_(3)质量分数下,物理蒸发效率成为限制化学抑制作用的瓶颈,导致抑制效率出现饱和现象,但整体上仍表现出显著的抑制效果。 展开更多
关键词 细水雾 KHCO_(3) 甲烷-氢气 预混爆燃 抑制机理
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隧道口外温压炸药爆炸冲击波传播规律及等效堵口计算方法
4
作者 许轲涵 张国凯 +4 位作者 何勇 吴玉欣 刘黎旺 李文宇 纪玉国 《兵工学报》 北大核心 2026年第3期65-76,共12页
为研究温压炸药隧道口外不同位置爆炸产生的冲击波传播规律,依托搭建的长直隧道模型,开展温压炸药隧道口外不同距离爆炸冲击波传播规律试验研究。结合考虑温压炸药后燃增强效应的数值模型,研究隧道口外不同位置爆炸冲击波形成及传播演... 为研究温压炸药隧道口外不同位置爆炸产生的冲击波传播规律,依托搭建的长直隧道模型,开展温压炸药隧道口外不同距离爆炸冲击波传播规律试验研究。结合考虑温压炸药后燃增强效应的数值模型,研究隧道口外不同位置爆炸冲击波形成及传播演化特征,探究冲击波超压峰值、正压作用时间以及冲量变化规律。研究结果表明:随着起爆位置距隧道口部的距离增大,传入隧道内的冲击波超压峰值、冲量和正压作用时间均逐渐减小。基于冲击波抵达隧道口时的马赫杆高度与口部高度关系界定隧道口外近口/远口爆炸,近口爆炸因入射波与隧道结构发生反射叠加作用导致冲击波呈现多峰值与二次升压特征。建立隧道口外不同位置爆炸隧道内冲击波超压峰值随比例距离的衰减模型,并首次提出冲击波超压与冲量的等效堵口当量系数计算方法。相比堵口爆炸,口外1.0 m、2.0 m、3.0 m、4.0 m、5.0 m和7.5 m处的平均超压等效当量系数分别为0.423、0.252、0.166、0.151、0.075和0.062,平均冲量当量系数分别为0.574、0.325、0.169、0.148、0.088和0.063,为温压炸药隧道口外爆炸威力快速评估提供了技术手段。 展开更多
关键词 温压炸药 隧道口外爆炸 冲击波 超压峰值 数值模拟
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水下爆炸载荷下正弦型夹芯结构抗爆性能研究
5
作者 陈思远 苏金波 +1 位作者 秦飞 万文超 《舰船科学技术》 北大核心 2026年第1期35-41,共7页
为提高舰船结构的抗爆性能,开展了夹芯结构在水下爆炸载荷作用下的抗爆机理研究,系统分析了芯层构型、炸药当量和爆距对结构抗爆性能的动态响应规律。首先,采用LS-DYNA数值仿真软件基于流固耦合方法建立了内凹蜂窝、双箭头和波纹板夹芯... 为提高舰船结构的抗爆性能,开展了夹芯结构在水下爆炸载荷作用下的抗爆机理研究,系统分析了芯层构型、炸药当量和爆距对结构抗爆性能的动态响应规律。首先,采用LS-DYNA数值仿真软件基于流固耦合方法建立了内凹蜂窝、双箭头和波纹板夹芯结构数值仿真模型;然后,通过与文献抗爆性能试验结果进行对比,验证水下爆炸数值仿真方法的有效性;最后,基于该数值仿真方法开展了不同爆距、不同炸药当量作用下3种夹芯结构的水下抗爆性能研究。结果发现,在相同重量条件下波纹板、内凹蜂窝和双箭头3种夹芯结构,在不同炸药当量和不同爆距影响下内凹蜂窝夹芯结构背爆面中心点均表现出最小变形,具有更优的抗爆性能。 展开更多
关键词 正弦型夹芯结构 水下爆炸 数值仿真 能量吸收
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CoCrFeNiCu_(x)高熵合金爆炸成型弹丸药型罩结构的优化与毁伤效能
6
作者 李镕辛 陈嘉琳 +5 位作者 王瑞琪 宋佳星 黄骏逸 张阿震 吴家祥 李裕春 《爆炸与冲击》 北大核心 2026年第3期51-69,共19页
探究了CoCrFeNiCu_(x)高熵合金作为药型罩材料在爆炸成型弹丸领域中的应用潜力,旨在通过优化药型罩结构提升爆炸成型弹丸的成形性能和毁伤效能。通过准静态和动态拉伸试验研究了CoCrFeNiCu_(x)高熵合金的力学性能,并拟合了Johnson-Cook... 探究了CoCrFeNiCu_(x)高熵合金作为药型罩材料在爆炸成型弹丸领域中的应用潜力,旨在通过优化药型罩结构提升爆炸成型弹丸的成形性能和毁伤效能。通过准静态和动态拉伸试验研究了CoCrFeNiCu_(x)高熵合金的力学性能,并拟合了Johnson-Cook本构模型参数。结果表明,2种高熵合金(x=0,1)均表现出优异的塑性、延展性及正应变率敏感性,动态屈服强度随应变率升高显著提升。基于AUTODYN软件对比分析了紫铜与高熵合金药型罩的成形规律,发现高熵合金因强度高导致初始结构成形困难,弹丸尾部闭合不良。通过对药型罩进行均匀变壁厚优化,使形成的爆炸成型弹丸长径比分别提升至2.0(x=0)和2.5(x=1),速度分别达到2260和2357 m/s。侵彻性能验证表明,优化后的弹丸对100 mm厚4340钢靶的侵彻深度分别为37.8和41.5 mm,对1000 mm厚C35混凝土靶的侵彻深度分别达287.6和303.7 mm,扩孔直径均超过装药口径的260%,显示出优异的侵彻毁伤能力。研究结果表明,通过优化CoCrFeNiCux高熵合金药型罩结构可显著改善爆炸成型弹丸的成形质量与侵彻性能,为高效毁伤战斗部设计提供了理论依据与新思路。 展开更多
关键词 高熵合金 爆炸成型弹丸 药型罩 结构优化 侵彻性能
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深部高应力区岩爆烈度等级预测模型及应用
7
作者 祁云 白晨浩 +3 位作者 段宏飞 代连朋 李绪萍 汪伟 《高压物理学报》 北大核心 2026年第2期73-88,共16页
为确保深部高应力区岩土工程的施工安全,提升岩爆烈度等级预测的精准度,针对岩爆的突发性和复杂性,提出了一种基于鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)与极端梯度提升树(extreme gradient boosting,XGBoost)的组合岩爆烈度... 为确保深部高应力区岩土工程的施工安全,提升岩爆烈度等级预测的精准度,针对岩爆的突发性和复杂性,提出了一种基于鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)与极端梯度提升树(extreme gradient boosting,XGBoost)的组合岩爆烈度等级预测模型。首先,分析了影响岩爆烈度等级的主控因素,选取单轴抗压强度、最大切向应力、单轴抗拉强度、脆性系数、应力系数和弹性能量指数建立岩爆烈度等级预测指标体系,引入Pearson相关系数、链式方程多重插补法、合成少数类过采样技术(synthetic minority oversampling technique,SMOTE)和主成分分析法处理原始样本。其次,通过WOA优化XGBoost模型的最大迭代次数、树的最大深度和学习率,并采用准确率、精准度、召回率、F1分数和科恩卡帕系数综合评价所建模型的预测结果。最后,将该模型应用于秦岭终南山公路隧道和江边水电站引水系统预测岩爆烈度等级。结果表明:经WOA优化后XGBoost模型的最大迭代次数、树的最大深度和学习率分别为51、13和0.7325时效果最佳;基于WOA-XGBoost岩爆烈度等级预测模型得到的结果与实际等级的拟合度优于传统智能算法模型;通过将WOA-XGBoost模型应用于工程实践中,验证了该模型预测岩爆烈度等级具有较高的准确度和可靠性。 展开更多
关键词 岩爆 鲸鱼优化算法(WOA) 极端梯度提升树(XGBoost) 链式方程多重插补法(MICE) 合成少数类过采样技术(SMOTE)
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考虑滑移的分层岩土介质中爆炸地冲击叠加演化研究
8
作者 孙善政 刘渊 +1 位作者 李增 卢浩 《振动与冲击》 北大核心 2026年第6期172-180,197,共10页
为阐明爆炸地冲击波在分层岩土介质中的横向传播过程与叠加机理,采用经试验验证的数值模拟和理论分析相结合的方法,系统探究了爆点所在层中入射波与各界面反射波的叠加演化过程及机理,参数化分析了岩土介质参数对叠加波峰值的影响规律... 为阐明爆炸地冲击波在分层岩土介质中的横向传播过程与叠加机理,采用经试验验证的数值模拟和理论分析相结合的方法,系统探究了爆点所在层中入射波与各界面反射波的叠加演化过程及机理,参数化分析了岩土介质参数对叠加波峰值的影响规律及机理。基于连续介质应力波传播理论,引入界面滑移的影响,建立了爆点所在层叠加波的计算方法。研究结果表明:界面滑移效应对反射波特性的影响显著,滑移会引起反射波幅值增大,且波阻抗差异越大,滑移对反射波的影响越大;爆点所在层中地冲击叠加波呈现出幅值增大、双波峰、幅值减小和快速衰减四类典型波形;在比例爆距0.5~0.8 m/kg 1/3范围内,叠加波幅值与入射波幅值的比值在砂-岩界面处较大,在临空面处较小,中部区域幅值比接近1。所得到的分层介质内爆炸地冲击叠加演化机理和叠加波计算方法,可为穿越复杂地层的结构爆炸荷载计算和抗爆优化设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 地冲击传播规律 数值模拟 分层岩土介质 叠加演化
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近水面空中爆炸冲击波的载荷特性 被引量：1
9
作者 黄超 徐维铮 +3 位作者 曾繁 张磐 黄宇 刘娜 《爆炸与冲击》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
靠近水面的空中爆炸是舰船的重要威胁之一。为了研究水面传播冲击波的载荷特性,采用TNT/RDX(40/60)炸药开展了触水、近水和空中3种典型比高条件下的爆炸实验,测量得到了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像。采用数值模拟方法进一步研究了... 靠近水面的空中爆炸是舰船的重要威胁之一。为了研究水面传播冲击波的载荷特性,采用TNT/RDX(40/60)炸药开展了触水、近水和空中3种典型比高条件下的爆炸实验,测量得到了冲击波超压和爆炸的高速摄影图像。采用数值模拟方法进一步研究了爆炸现象和水面冲击波的载荷规律。结果表明:触水、近水和空中爆炸现象存在显著差异。触水爆炸时,爆轰产物直接驱动水面形成半球形空腔,水坑边缘的水被挤压向上飞溅形成空心水柱;近水爆炸时,爆轰产物对水面的碰撞作用相对较弱,水面上的冲击波主要以马赫波沿着水面向外传播;空中爆炸时,冲击波在水面存在明显的规则和非规则反射区。在同等当量条件下,触水爆炸时的水面冲击波超压较近水爆炸的低,但水中冲击波压力更高,因此水面不能再看成刚性平面。通过数据拟合得到了触水和典型近水爆炸条件下,水面上水平距离在0.5~4.0 m/kg^(1/3)范围内的冲击波超压和正压持续时间计算公式,可为冲击波载荷计算和分析提供参考。 展开更多
关键词 空中爆炸 近水面 触水 水中爆炸 冲击波
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柱形装药起爆方式对自由场空气中爆炸荷载影响的数值模拟研究
10
作者 高矗 《江汉大学学报(自然科学版)》 2026年第1期5-15,共11页
战斗部通常呈“细长化”特征,装药形状接近圆柱形,柱形装药的起爆方式是影响战斗部对目标的毁伤效能的重要因素。为探究起爆方式对自由场空气中柱形装药爆炸荷载分布的影响,采用数值模拟的方法对比分析3种起爆方式(中心起爆、一端起爆... 战斗部通常呈“细长化”特征,装药形状接近圆柱形,柱形装药的起爆方式是影响战斗部对目标的毁伤效能的重要因素。为探究起爆方式对自由场空气中柱形装药爆炸荷载分布的影响,采用数值模拟的方法对比分析3种起爆方式(中心起爆、一端起爆和两端起爆)下柱形装药爆炸荷载的分布规律。通过定义超压峰值形状因子和冲量形状因子,建立不同起爆方式下柱形装药爆炸荷载(超压和冲量)与比例距离和方位角之间的关系,从而定量分析起爆方式对柱形装药爆炸荷载的影响规律。结果表明:一端起爆(尾部起爆)柱形装药相比球形装药和其他起爆方式的柱形装药,能够在远离起爆点一端的装药近区产生最大的爆炸超压;对于采用其他起爆方式的柱形装药,可利用中心起爆柱形装药临界比例距离计算公式,对可忽略装药形状影响的临界比例距离进行相对保守的预测。研究结果可为战斗部爆炸毁伤评估和结构抗爆设计提供依据。 展开更多
关键词 柱形装药 起爆方式 超压峰值 冲量 二次冲击波
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基于黏菌优化算法与蒙特卡罗模拟的古滑坡体稳定性分析
11
作者 曹昊 钟冬望 +3 位作者 冯庆蔚 何理 赵永明 李腾飞 《武汉科技大学学报》 北大核心 2026年第2期173-180,共8页
依托重庆万州港临近古滑坡体水下炸礁爆破工程,针对岩土体力学参数随机性与爆破累积损伤因素,提出了一种结合声波测试技术、黏菌优化算法(SMA)与蒙特卡罗(MC)模拟的综合可靠度分析方法。该方法利用声波测试量化岩体劣化程度,再引入SMA... 依托重庆万州港临近古滑坡体水下炸礁爆破工程,针对岩土体力学参数随机性与爆破累积损伤因素,提出了一种结合声波测试技术、黏菌优化算法(SMA)与蒙特卡罗(MC)模拟的综合可靠度分析方法。该方法利用声波测试量化岩体劣化程度,再引入SMA算法搜索临界滑动面,最后通过MC模拟评估边坡失效概率。结果表明,天然工况下古滑坡体稳定性系数Fs为1.261,与传统极限平衡法计算结果相近,表明SMA用于滑面搜索具有一定的可行性,在本文模型条件下,边坡处于稳定状态;边坡岩体物理力学性质随爆破频次增加呈非线性劣化,前3次爆破对岩体的损伤最为显著;受多次爆破扰动影响,边坡稳定性系数由1.261降至1.081,降幅达14.2%;MC模拟显示,爆破后边坡失效概率Pf平均值达13.68%,失稳风险显著增加,现场需采取加固措施。该方法已成功应用于工程实践,可为同类涉水古滑坡工程提供参考。 展开更多
关键词 边坡稳定性 爆破扰动 极限平衡法 黏菌优化算法 蒙特卡罗模拟
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带截顶内衬的高熵合金/Al/PTFE双层复合药型罩成型机理与毁伤特性
12
作者 郑贺龄 王展翾 +5 位作者 王明扬 李先成 李欣田 李正坤 徐立志 杜忠华 《爆炸与冲击》 北大核心 2026年第3期70-86,共17页
针对传统金属射流在侵彻混凝土目标时存在毁伤面积有限、动态响应不足等问题,首次提出了一种新型高熵合金/铝/聚四氟乙烯(high-entropy alloys/aluminium/polytetrafluoroethylene,HEA/Al/PTFE)双层含能复合药型罩结构。采用真空电弧熔... 针对传统金属射流在侵彻混凝土目标时存在毁伤面积有限、动态响应不足等问题,首次提出了一种新型高熵合金/铝/聚四氟乙烯(high-entropy alloys/aluminium/polytetrafluoroethylene,HEA/Al/PTFE)双层含能复合药型罩结构。采用真空电弧熔炼、粉末压制与烧结工艺,成功制备出带截顶内衬的半球形复合罩,并通过试验与数值模拟相结合的方法,系统研究了其成型机理、侵彻特性与毁伤效能。试验结果表明,相较于单层HEA罩,该复合结构能显著增强混凝土内部的碎裂和裂纹扩展能力,有效融合了HEA的优异力学性能与Al/PTFE的高能量释放特性。数值模拟表明,内衬对HEA射流具有抑制径向发散、提升射流中段凝聚性的“包覆”作用,但其多次碰撞-追随-分离行为也会延迟系统动态平衡。进一步建立了该复合罩分区成型理论模型,通过引入能量损失系数修正爆轰能量传递过程。理论预测结果与数值模拟结果的对比显示,形成的射流半径与杵体半径的误差小于15%。在此基础上分析了内衬厚度和高度对射流成型的影响规律,确定最优参数为厚度3.5 mm、高度12 mm,可在射流凝聚性、长度及毁伤威力之间实现最佳平衡。 展开更多
关键词 高熵合金 Al/PTFE 复合药型罩 成型
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基于正交试验的U形通风采煤工作面瓦斯爆炸超压影响因素分析 被引量：2
13
作者 刘佳佳 张翔 +3 位作者 高志扬 张扬 陈玖强 靳马超 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期163-176,共14页
为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律,并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性,利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先,根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型,并依据前人实验方案进行了数值模拟... 为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律,并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性,利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先,根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型,并依据前人实验方案进行了数值模拟,以此验证了该数学模型的可靠性;其次,依序进行了模拟关键参数的优化,并得到了关键参数网格尺寸、迭代步长和点火温度的最合理设置分别为0.2 m、0.05 ms和1900 K,通过拟合得到了工作面爆炸超压峰值及其到达时间与爆心距之间的函数关系。通过正交试验分析了瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性。极差分析结果表明,温度、瓦斯体积分数和瓦斯积聚区压力3个主控因素的极差值依次减小,温度对于爆炸超压衰减的影响最显著,其中R值达到5.928。运用方差分析对影响瓦斯爆炸超压衰减率的主控因素进行了显著性研究,结果表明,温度的方差值最大,瓦斯积聚区压力的方差值次之,瓦斯体积分数的方差值最小,其中温度的显著值F达到31.835,其余两项不显著。 展开更多
关键词 U形通风 采煤工作面 瓦斯爆炸 超压衰减率 正交试验
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脑卒中患者膝关节软骨力学特性分析 被引量：1
14
作者 张楠 孟庆华 +1 位作者 鲍春雨 周鲁星 《应用力学学报》 北大核心 2025年第4期940-949,共10页
对比分析脑卒中患者健侧与健康人群相应一侧膝关节软骨组织(半月板、股骨软骨、胫骨软骨)的力学特性。基于MRI和CT建立完整的膝关节有限元模型;通过8镜头Qualisys动捕系统和Kistler三维测力台同步采集脑卒中患者与健康人群步行的运动学... 对比分析脑卒中患者健侧与健康人群相应一侧膝关节软骨组织(半月板、股骨软骨、胫骨软骨)的力学特性。基于MRI和CT建立完整的膝关节有限元模型;通过8镜头Qualisys动捕系统和Kistler三维测力台同步采集脑卒中患者与健康人群步行的运动学和动力学数据;通过OpenSim中的肌骨模型计算膝关节力矩和关节反作用力,关节力矩和关节反作用力作为有限元模型的输入,通过有限元分析软件计算两类人群膝关节软骨组织(半月板、股骨软骨、胫骨软骨)的应力情况,通过独立样本T检验比较其差异性。脑卒中患者健侧膝关节软骨组织(半月板、股骨软骨、胫骨软骨)的等效应力峰值、最大主应力、最大剪切应力与健康人群相应一侧膝关节软骨组织均存在显著性差异(P值均小于0.01)。在脑卒中患者的步态分析中FE(finite element)模型可计算膝关节软骨组织的力学特性,为获得脑卒中患者生物力学数据提供新的途径,以及帮助脑卒中患者预防软骨损伤提供有效方法。脑卒中患者“健康”肢体不再被认为是真正健康的,在制定康复治疗计划时应与患肢同时考虑。 展开更多
关键词 脑卒中 有限元模型 半月板 股骨软骨 胫骨软骨
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基于物理信息神经网络的铂电阻-温度解析 被引量：1
15
作者 方波浪 杨鹏翎 王建国 《现代应用物理》 2025年第1期241-247,共7页
提出并建立了基于物理信息神经网络的铂(Pt)电阻-温度解析算法。神经网络以全连接网络为主体,以Pt电阻为输入,以温度为输出,通过损失函数引入Pt温度与电阻关系。基于5组实验标定数据完成了网络模型的训练。研究结果表明,所建立的基于物... 提出并建立了基于物理信息神经网络的铂(Pt)电阻-温度解析算法。神经网络以全连接网络为主体,以Pt电阻为输入,以温度为输出,通过损失函数引入Pt温度与电阻关系。基于5组实验标定数据完成了网络模型的训练。研究结果表明,所建立的基于物理信息神经网络的Pt温度解析方法,使用少量小范围实验数据,即可建立宽温度范围内的Pt电阻与温度间的关系,且温度偏差小于0.01℃。网络模型易于训练,仅使用包含3个神经元的单隐藏层全连接网络,即可实现精度为0.01℃的温度高精度快速解析。 展开更多
关键词 Pt电阻 温度传感器 物理信息神经网络 温度反演 温度测量
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超高速撞击条件下混凝土靶内应力波衰减规律研究
16
作者 钱秉文 尹立新 +5 位作者 陈春林 马坤 胡玉涛 柏准 侯飞宇 周刚 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第3期240-247,共8页
为探究超高速撞击条件下混凝土靶内的应力波产生和传播规律,开展了克级柱形93 W钨合金弹体以2.61~3.70 km/s的速度撞击实验,利用PVDF压电应力计测量了靶体内的应力波,并基于量纲分析方法分析了应力波的衰减规律,得到如下结论:(1)解决了P... 为探究超高速撞击条件下混凝土靶内的应力波产生和传播规律,开展了克级柱形93 W钨合金弹体以2.61~3.70 km/s的速度撞击实验,利用PVDF压电应力计测量了靶体内的应力波,并基于量纲分析方法分析了应力波的衰减规律,得到如下结论:(1)解决了PVDF压电应力计的标定、埋设和保护等问题,测得了不同撞击速度条件下靶体内不同位置处的应力波形,可分析得到每个应力计处的应力波峰值、到达时间和波速;(2)通过实验结果拟合得到了超高速撞击条件下的应力波峰值的衰减规律公式;(3)超高速撞击条件下混凝土靶内应力波峰值的衰减系数为1.61±0.16,与炸药爆炸条件下混凝土靶应力波区(远场)衰减系数相当;(4)柱形弹体超高速撞击条件下,成坑体积、成坑直径和应力波衰减规律分析得到的参数μ非常接近,说明通过其中一个问题分析得到的μ,可以用于其他问题的分析,为超高速撞击机理研究提供了重要依据. 展开更多
关键词 超高速 撞击 应力波 衰减 钨合金弹 混凝土 二级轻气炮
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地下自由场爆炸冲击波计算网格尺寸优化研究
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作者 邓鹏 李霖炜 +3 位作者 张舵 冉宪文 张超 陈仁朋 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第6期164-171,共8页
网格尺寸是影响地下爆炸数值模拟精度及计算效率的重要因素。针对地下岩石自由场爆炸场景,以炸药半径与网格尺寸之比“λ”作为划分依据,对空气域及岩石域开展了网格敏感性分析,通过与峰值应力试验数据的对比,提出了一种适用于不同当量... 网格尺寸是影响地下爆炸数值模拟精度及计算效率的重要因素。针对地下岩石自由场爆炸场景,以炸药半径与网格尺寸之比“λ”作为划分依据,对空气域及岩石域开展了网格敏感性分析,通过与峰值应力试验数据的对比,提出了一种适用于不同当量工况的地下岩石自由场爆炸网格划分方法。分析结果表明:当空气及炸药的网格尺寸取λ=80时,空气域峰值应力及峰值速度结果已经收敛;当岩石域网格尺寸取λ=16时,自由场峰值应力结果与试验数据吻合度较高;对于渐进网格划分方法而言,当渐进开始比例距离取50 m/kt^(1/3)、渐进比例系数取1.01时,各测点相较于均匀网格模型的误差平均值和标准差分别为1.38%和1.10%,且网格数量减少了57.7%,计算效率提升了43.2%。 展开更多
关键词 地下爆炸 网格划分 炸药当量 比例爆炸距离 峰值应力
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带壳炸药在有限水域爆炸的数值模拟
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作者 焦旭英 汤林静 +3 位作者 杨泗智 刘瑞鹏 严蕊 贾宪振 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第27期11465-11472,共8页
为了预估带壳炸药在有限水域内的爆炸能量输出特性,采用物理试验、仿真模拟相结合的手段开展PBX-2炸药在水中爆炸数值模拟。首先利用Φ50 mm圆筒试验确定了PBX-2炸药的爆轰产物JWL状态方程(Jones-Wilkins-Lee equation of state)参数,并... 为了预估带壳炸药在有限水域内的爆炸能量输出特性,采用物理试验、仿真模拟相结合的手段开展PBX-2炸药在水中爆炸数值模拟。首先利用Φ50 mm圆筒试验确定了PBX-2炸药的爆轰产物JWL状态方程(Jones-Wilkins-Lee equation of state)参数,并在ANSYS AUTODYN程序内建立了相应的计算模型,该模型考虑了静水压力梯度和包括自由面、侧壁和水底在内的边界条件。对带壳炸药在Φ12 m×9.5 m爆炸水池内的水中爆炸过程进行了数值模拟,获取冲击波峰值压力、冲击波能和气泡脉动周期等重要参数。结果表明,入射冲击波的峰值压力、比冲击波能的计算值与试验值最大误差值分别为6.5%、2.1%,仿真结果与试验结果基本吻合。因此,基于圆筒试验获取JWL状态方程参数创建的仿真模型可以准确预估带壳炸药在有限水域中的爆炸参数,该方法对于水中兵器用炸药的能量设计具有应用价值。 展开更多
关键词 爆炸力学 水中爆炸 能量输出特性 数值模拟
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节理倾角与孔间参数对层状岩体爆破裂纹扩展的影响
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作者 于建新 炊锦涛 +2 位作者 张浩 李真珍 刘思阳 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第10期1-14,共14页
针对层状岩体隧道采用钻爆法施工过程中爆炸能量分布不平衡易引起严重的超欠挖问题,以节理倾角和孔间延时及孔间距为主要影响参数,采用分层浇筑的方法制备了不同节理角度的模拟岩体试样,开展了层状岩体爆破试验,基于ABAQUS模拟软件,分... 针对层状岩体隧道采用钻爆法施工过程中爆炸能量分布不平衡易引起严重的超欠挖问题,以节理倾角和孔间延时及孔间距为主要影响参数,采用分层浇筑的方法制备了不同节理角度的模拟岩体试样,开展了层状岩体爆破试验,基于ABAQUS模拟软件,分析了层状岩体在不同节理倾角下爆破裂纹扩展及应力波传播特性。结果表明:节理倾角对应力波传播具有显著的导向作用,通过影响应力分布导致不同位置的峰值应变及损伤程度存在差异,进而促使裂纹在节理面处或炮孔周围扩展。孔间延时对裂纹扩展路径具有关键调控作用,随着延时增长,先爆孔与后爆孔的应力波叠加区域由节理中心逐渐向后爆孔周围转移,导致节理中心峰值应变与损伤值先增后减,岩体破坏区域相应地向后爆孔偏移;但延时过长会削弱双孔应力波的协同效应。孔间距增大将减弱节理中心的应力叠加,使能量集中于炮孔周边,裂纹扩展模式从节理贯通转向孔周放射状分布;而过大的孔间距则因能量衰减与应力叠加不足,易导致孔间裂纹贯通失效,显著降低岩体破碎效率。 展开更多
关键词 层状岩体 孔间延时 孔间距 节理倾角 应力波
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高原环境爆炸冲击波传播规律及计算模型研究 被引量：1
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作者 赵伟成 翟红波 +1 位作者 李尚青 毛伯永 《火工品》 CAS 北大核心 2025年第1期62-69,共8页
为研究高原地区的低温低压环境对冲击波传播特性的影响,在海拔1500,3000,4500 m环境下开展了TNT爆炸试验,并使用有限元软件对高原环境TNT的爆炸冲击波进行数值仿真计算,分析了不同海拔对冲击波传播特性的影响规律。对比了Sadovskyi,Kinn... 为研究高原地区的低温低压环境对冲击波传播特性的影响,在海拔1500,3000,4500 m环境下开展了TNT爆炸试验,并使用有限元软件对高原环境TNT的爆炸冲击波进行数值仿真计算,分析了不同海拔对冲击波传播特性的影响规律。对比了Sadovskyi,Kinney-Graham和Sachs修正公式的超压峰值和比冲量计算结果与试验结果,并采用Sachs修正中的温度修正项对Sadovskyi高原超压峰值公式进行了修正。研究结果表明:随着海拔的升高,冲击波的波阵面速度加快,到达时间提前,每升高1 km,冲击波超压峰值下降约2%~4%,比冲量下降约4%;对超压峰值进行修正时,3种修正公式均具有一定的准确性;对比冲量进行修正时,Kinney-Graham修正的比冲量值随比例距离增加呈线性降低,与试验结果吻合较差,庞春桥与Sachs的修正结果随比例距离增加呈指数降低;基于温度项修正的Sadovskyi高原冲击波超压峰值经验公式的平均误差减小了3.1%。该研究结果对于高海拔地区的弹药毁伤效能评估有参考意义。 展开更多
关键词 爆炸试验 高原环境 冲击波 传播特性 计算模型
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