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露井联采台阶爆破对井下巷道振动的影响 被引量：1
1
作者 徐杰 李祥龙 +3 位作者 王建国 胡涛 张彪 刘金保 《高压物理学报》 北大核心 2025年第5期85-102,共18页
在露井联采过程中,为了控制露天台阶爆破振动对井下邻近既有巷道衬砌的破坏,以拉拉铜矿露天转井下过渡开采阶段为背景,采用现场振动监测、理论计算、数值模拟方法,研究既有邻近巷道的动力响应规律。通过对监测数据进行回归分析,得出井... 在露井联采过程中,为了控制露天台阶爆破振动对井下邻近既有巷道衬砌的破坏,以拉拉铜矿露天转井下过渡开采阶段为背景,采用现场振动监测、理论计算、数值模拟方法,研究既有邻近巷道的动力响应规律。通过对监测数据进行回归分析,得出井下振动衰减规律,并对振动主频及瞬时能量进行了分析。采用LS-DYNA数值模拟软件,对露天台阶和井下巷道建立6种不同相对空间位置的模型,进而建立双孔延期爆炸模型,研究了爆破荷载作用下邻近井下既有巷道的动态响应规律。结果表明:露天台阶爆破过程中,爆源下方邻近既有巷道产生的最大振速主要出现在拱部和迎爆侧的边墙部;巷道与爆源的相对空间位置不同,峰值振速所在的方向和位置也不同;在巷道拱顶与炮孔底部竖直方向距离固定为10 m的情况下,巷道边墙与炮孔水平距离在15 m以内时,炸药起爆后巷道结构竖直方向振速较大,超过15 m后,巷道结构水平径向振速较大。通过拟合应力与振速之间的关系,利用巷道极限动态抗拉强度推导出振速阈值为19 cm/s。基于安全阈值调整爆破参数后,可以保证邻近既有巷道的安全。 展开更多
关键词 露井联采 露天台阶爆破 既有邻近巷道 振动响应 安全阈值
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围压作用下等离子体的爆破破岩效应 被引量：2
2
作者 王雁冰 李雪 +4 位作者 王兆阳 黄晢航 梅洪嘉 李阳阳 罗林 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期133-149,共17页
为给深部应力作用下爆破破岩工程提供新型破岩方法,开展了4组不同围压作用下的等离子体砂岩爆破实验,通过CT扫描和三维重构,对比分析了岩石内部三维裂纹的形态结构和分布状况,研究了等离子体爆破破岩技术在不同围压作用下的破岩效果,并... 为给深部应力作用下爆破破岩工程提供新型破岩方法,开展了4组不同围压作用下的等离子体砂岩爆破实验,通过CT扫描和三维重构,对比分析了岩石内部三维裂纹的形态结构和分布状况,研究了等离子体爆破破岩技术在不同围压作用下的破岩效果,并通过LS-DYNA进行了数值模拟,建立了等离子体等效炸药模型,补充验证了耦合应力场中等离子体爆破的作用规律,探究了不同围压作用下等离子体爆破破岩机理以及在爆破过程中岩体内部的裂纹扩展、分布及损伤演化规律。结果表明:相同电压作用下,随着三向围压的升高,岩石表面裂纹的数量和分布范围都呈逐渐减小的趋势,砂岩内部裂纹的复杂程度和贯通程度显著降低。由于在等离子体爆破产生的动态应力场和围压作用产生的静态应力耦合场中,等离子体爆破产生的冲击波在爆炸初始阶段发挥主要作用,不同围压作用下岩石的裂纹形态和中心膨胀区域未出现明显差异,随着冲击波的衰减,三向围压在等离子体爆破过程的中后期发挥决定作用,抑制岩体的裂纹扩展和损伤演化。同时,围压越高,其对岩体内部裂纹扩展的抑制效果越显著,导致岩石内部三维裂纹的体分形维数和损伤度与围压均近似呈线性减小关系。 展开更多
关键词 等离子体爆破 围压 裂纹空间形态 三维重构 LS-DYNA
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航空动力锂离子电池热失控行为与气体燃爆危险性研究进展 被引量：2
3
作者 杨娟 牛江昊 +3 位作者 魏陟珣 胡佳宁 包防卫 张青松 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第2期85-102,共18页
动力锂离子电池的安全问题是制约电动航空器运行与适航取证的技术瓶颈问题,影响全球电动航空的发展。由锂离子电池热失控引发的燃烧、爆炸等失效事件会造成机毁人亡的灾难性后果。旨在为相关研究人员介绍锂离子电池热失控爆炸特性的研... 动力锂离子电池的安全问题是制约电动航空器运行与适航取证的技术瓶颈问题,影响全球电动航空的发展。由锂离子电池热失控引发的燃烧、爆炸等失效事件会造成机毁人亡的灾难性后果。旨在为相关研究人员介绍锂离子电池热失控爆炸特性的研究现状,从锂离子电池热失控燃爆行为、热失控气体爆炸极限和热失控气体爆炸危险性评估3个方面进行阐述:在锂离子电池热失控燃爆行为方面,介绍了锂离子电池热失控发展过程,分析了热失控冲击特征参数测定方法,总结了热射流演变机制及射流火焰的模拟仿真与实验方法;针对热失控气体的爆炸极限,对比国内外气体爆炸极限测试标准,总结了热失控气体爆炸极限理论计算方法,并介绍了原位检测爆炸极限的创新方法;在热失控气体爆炸危险性评估方面,介绍了老化锂离子电池危险性评估方法,以及爆炸危险性参数指标。提出未来的研究将侧重于先进诊断技术、增强电解质稳定性、多尺度建模、先进抑制技术以及建立标准化测试流程和技术法规等领域。 展开更多
关键词 航空动力锂离子电池 热失控 气体燃爆 爆炸冲击
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基于机器学习的侵彻弹安全性量化分级方法初探 被引量：2
4
作者 王锋 汪衡 +3 位作者 刘宗伟 王昭明 谭力犁 陆晓宇 《北京理工大学学报》 EI CAS 北大核心 2025年第1期67-76,共10页
针对侵彻弹在子弹撞击、破片撞击及殉爆等机械冲击刺激条件下的安全性响应分析方法不健全、量化分级标准缺乏等问题,提出了一种基于机器学习的侵彻弹冲击安全性响应量化分级方法,基于Lee-Tarver装药反应度仿真数据和试验数据集,获得了... 针对侵彻弹在子弹撞击、破片撞击及殉爆等机械冲击刺激条件下的安全性响应分析方法不健全、量化分级标准缺乏等问题,提出了一种基于机器学习的侵彻弹冲击安全性响应量化分级方法,基于Lee-Tarver装药反应度仿真数据和试验数据集,获得了装药反应度与冲击安全性响应等级的映射关系,实现了冲击安全性响应等级的定量预测,并开展了典型侵彻弹的子弹撞击、破片撞击及殉爆验证试验.结果表明:仿真预测结果与试验结果吻合较好,证明了侵彻弹冲击安全性响应量化分级方法的有效性,可为侵彻弹的冲击安全性工程设计提供重要支撑. 展开更多
关键词 侵彻弹 冲击安全性 量化分级 数值模拟 试验验证
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工程爆破扩腔能耗随不耦合系数的变化规律 被引量：1
5
作者 黄永辉 秦丽绚 +1 位作者 徐锐 张智宇 《兵工学报》 北大核心 2025年第3期234-242,共9页
为了优化地下工程周边孔光面爆破中的炸药能量分布情况,提高孔痕率,保证光面爆破效果,采用爆破破岩及断裂力学理论,构建扩腔能耗计算方法,通过浇筑素混凝土模型进行爆破试验,得到扩腔尺寸、体积和能耗随不耦合系数K的变化规律。研究结... 为了优化地下工程周边孔光面爆破中的炸药能量分布情况,提高孔痕率,保证光面爆破效果,采用爆破破岩及断裂力学理论,构建扩腔能耗计算方法,通过浇筑素混凝土模型进行爆破试验,得到扩腔尺寸、体积和能耗随不耦合系数K的变化规律。研究结果表明:在K由1.25增大到3.375的过程中,扩腔直径平均为3.43 cm,扩腔长度平均为12.7 cm,扩腔体积介于52.98~155.56 cm 3,扩腔能耗介于0.58~1.70 kJ,其在炸药总能量中的占比介于2.9%~8.5%;随着K的增大,扩腔体积和能耗呈减小趋势,K在达到3.0~3.5时对减小扩腔能耗效果最为明显,而后趋于平稳;K增大会减轻炸药能量对炮孔壁岩石的粉碎程度,使扩腔体积减小,同时扩腔能耗降低;模型试验结果与理论分析相互验证,表明在一定范围内选取较大的不耦合系数可以减小扩腔能耗。 展开更多
关键词 工程爆破 扩腔 能耗 不耦合系数 模型试验
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含初始损伤饱水花岗岩的冲击破坏规律
6
作者 褚怀保 陈璐阳 +3 位作者 杨小林 王东辉 魏海霞 孙博 《爆炸与冲击》 EI CAS 北大核心 2025年第1期51-64,共14页
为研究饱水和初始损伤对冲击荷载下花岗岩宏观和微观破坏特征的影响,开展了X射线衍射、霍普金森和扫描电镜试验,利用分形维数对花岗岩的破碎块度和断口形貌进行了分析,探讨了图像放大倍数对分形维数的影响,分析了冲击荷载下饱水后花岗... 为研究饱水和初始损伤对冲击荷载下花岗岩宏观和微观破坏特征的影响,开展了X射线衍射、霍普金森和扫描电镜试验,利用分形维数对花岗岩的破碎块度和断口形貌进行了分析,探讨了图像放大倍数对分形维数的影响,分析了冲击荷载下饱水后花岗岩的微观致裂机制。结果表明:饱水后花岗岩中角闪石、钠长石、微斜长石和石英的占比减少,高岭石占比显著提高;随着初始损伤的增大,花岗岩的动态峰值应力逐渐减小,而破碎程度和块度分形维数逐渐增大,且初始损伤对块度分形维数的影响大于饱水的影响;随着初始损伤的增加,断口出现更多的微裂纹和碎屑,断口图像的分形维数也逐渐增加;放大倍数在400~3200范围内时,断口图像分形维数随着图像放大倍数的增大而增加,超过3200后,分形维数减小。 展开更多
关键词 岩石动力学 矿物成分 破碎块度 断口微观形貌 分形维数
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基于PCA-BPNN的桥梁爆炸荷载时程预测
7
作者 杜晓庆 何益平 +2 位作者 邱涛 程帅 张德志 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第3期77-91,共15页
人工智能方法是预测爆炸荷载的新手段,但现有方法主要用于预测爆炸冲击波的超压峰值或冲量,而用于预测反射超压时程的研究不多。针对这一问题,以平面冲击波绕射桥梁主梁为对象,提出了一种基于主成分分析(principal components analysis,... 人工智能方法是预测爆炸荷载的新手段,但现有方法主要用于预测爆炸冲击波的超压峰值或冲量,而用于预测反射超压时程的研究不多。针对这一问题,以平面冲击波绕射桥梁主梁为对象,提出了一种基于主成分分析(principal components analysis,PCA)和误差反向传播神经网络(backpropagation neural network,BPNN)的桥梁爆炸冲击波反射超压时程预测模型。该预测模型利用PCA降维处理时程数据,基于多任务学习的BPNN算法,提出了考虑超压峰值和冲量峰值影响的损失函数,使模型能有效预测不同入射超压下的桥梁冲击波荷载时程。通过分析多任务学习模型、多输入单输出模型和多输入多输出模型等3种BPNN模型,发现多任务学习模型的预测精度最高,而多输入多输出模型难以有效适应当前预测任务需求。采用多任务学习模型预测得到的桥梁表面各测点位置的反射超压时程、超压峰值精度较高,决定系数R2分别为0.792和0.987,作用在箱梁上的合力时程和扭矩时程预测值也与数值模拟值较为吻合。同时,该模型对内插值预测的表现优于外推值预测,但其在预测外推值方面同样展现出了一定的能力。 展开更多
关键词 爆炸荷载预测 反射超压时程 误差反向传播神经网络 主成分分析 多任务学习
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加载速率对ACC结构抗剪性能的影响
8
作者 单仁亮 肖圣超 +4 位作者 宋威 柏皓博 李泳臻 赵鑫鹏 仝潇 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期154-166,共13页
通过试验和数值模拟分析,研究了锚索和新型管索组合结构(anchor cable with C-shaped tube,ACC)在不同加载速率下的双结构面剪切力学特性和变形破坏机制。在混凝土试块强度为55 MPa、预应力为200 kN的条件下,分别以2、10、20、30、40 mm... 通过试验和数值模拟分析,研究了锚索和新型管索组合结构(anchor cable with C-shaped tube,ACC)在不同加载速率下的双结构面剪切力学特性和变形破坏机制。在混凝土试块强度为55 MPa、预应力为200 kN的条件下,分别以2、10、20、30、40 mm/min的剪切位移加载速率进行双结构面剪切试验。试验以剪切变形曲线、结构峰值剪切荷载、钢丝破坏形态和结构面抗剪强度贡献为主要参数。结果表明:加载速率对结构的抗剪性能有显著的影响,在一定的加载速率区间内,受损伤累积速度和应变率强化效应的影响,结构分别表现出强度弱化和强度强化的特性,抗剪承载能力出现较大的变化。在结构面附近,支护结构表现出拉剪组合破坏现象,但由于ACC结构中C形管的存在,应力集中效应降低,试验曲线波动减弱,内部钢丝受剪切作用破坏的情况与锚索相比明显减弱。同时,以试验结果为基础构建的ACC结构双剪试验数值模型的准确性较高,动荷载试验的数值模拟结果表明,ACC结构形成的锚固系统具备良好的吸能效果,冲击能量越大,吸能效果越明显;且ACC结构在高速冲击作用下,表现出明显的应变率强化效应,冲击速度越高,抗剪承载能力越强。 展开更多
关键词 双结构面剪切试验 管索组合结构 变形破坏特性 冲击荷载
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冲击波载荷下含裂纹复合固体推进剂动态响应及损伤演化
9
作者 王冉 张益铭 +3 位作者 郭松林 王灏森 王宁飞 武毅 《兵工学报》 北大核心 2025年第7期121-129,共9页
含有裂纹缺陷的固体推进剂在服役周期内受到冲击波载荷影响易引发裂纹扩展,严重影响固体推进剂的结构完整性。为探究端羟基聚丁二烯推进剂在不同冲击波强度下的动态力学响应和缺陷损伤演化行为,采用激波管装置,结合纹影成像和3D-DIC技术... 含有裂纹缺陷的固体推进剂在服役周期内受到冲击波载荷影响易引发裂纹扩展,严重影响固体推进剂的结构完整性。为探究端羟基聚丁二烯推进剂在不同冲击波强度下的动态力学响应和缺陷损伤演化行为,采用激波管装置,结合纹影成像和3D-DIC技术,在0.3~0.9 MPa的压力范围内,对无裂纹缺陷推进剂试样及含十字裂纹缺陷推进剂试样进行了冲击波加载实验,捕捉了推进剂的动态变形及损伤演化过程。结果表明,无裂纹缺陷试样变形呈抛物线形状,试样变形随冲击压力增大而增大。不同裂纹缺陷深度试样在0.9 MPa冲击压力下,呈现出不同程度的裂纹扩展,多重冲击会叠加损伤,临界失效裂纹深度比例为50%~75%。残样分析显示基体裂纹、颗粒脱粘和颗粒断裂是惰性推进剂主要的失效机制。该结果对评估点火冲击条件下固体火箭发动机的结构完整性具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 冲击波载荷 预制损伤 固体推进剂 失效模式
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不同状态下冰冲击的力学特性
10
作者 解北京 陈铭进 +1 位作者 陈思羽 刘志遥 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第8期40-51,共12页
为探究非纯净冰和非完整冰在冲击载荷下的动态力学特性,基于改进后的分离式霍普金森压杆实验系统,采用快速加载、杆端降温和波形整形技术,对冻结温度为-10℃的完整冰(纯水,含2.5%、3.5%、4.5%盐分,含2.0%、4.5%、8.5%椰丝)和拼接冰(拼... 为探究非纯净冰和非完整冰在冲击载荷下的动态力学特性,基于改进后的分离式霍普金森压杆实验系统,采用快速加载、杆端降温和波形整形技术,对冻结温度为-10℃的完整冰(纯水,含2.5%、3.5%、4.5%盐分,含2.0%、4.5%、8.5%椰丝)和拼接冰(拼接界面倾角30°、60°)进行冲击力学特性研究;利用高速摄像技术记录破坏过程,并结合Mohr-Coulomb强度准则分析拼接冰的破坏模式。结果表明:纯水冰具有最高的抗压强度,添加椰丝的冰样次之,且两者表现出相似的正应变率效应,添加盐分的冰的抗压强度最低,应变率效应也不明显。添加椰丝的冰样的动态抗压强度随椰丝含量的增加先增大后减小;由于椰丝对小粒径碎冰的联结作用,高椰丝含量的冰样的应力-应变曲线易出现“双峰”现象。拼接平面对裂纹扩展和破坏模式均有影响,拼接冰的抗压强度低于完整冰。界面倾角较小时,拼接冰破坏以界面滑移为主;倾角较大时,拼接冰以整体破坏为主,与完整冰类似。 展开更多
关键词 冰 冲击破坏 分离式霍普金森压杆 动态力学特性 高速摄像
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动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应试验研究
11
作者 崔鹏 罗刚 +3 位作者 刘乐 曹芯芯 李邦翔 梅雪峰 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第9期87-104,共18页
为揭示动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应,基于改进的分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)研究了4种不同粒组砂样(2.5~5.0 mm、1.25~2.50 mm、0.60~1.25 mm和<0.3 mm)的动力响应特征。结果表明,粒径和应变率会影响... 为揭示动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应,基于改进的分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)研究了4种不同粒组砂样(2.5~5.0 mm、1.25~2.50 mm、0.60~1.25 mm和<0.3 mm)的动力响应特征。结果表明,粒径和应变率会影响砂的动态应力-应变行为。砂的变形可分为弹性、屈服、塑性和卸荷等4个阶段。试样的压实过程主要由屈服阶段的塑性压实和塑性阶段的破碎压密组成;颗粒相对破碎率与应变率及有效粒径均近似成正比,与分形维数成反比;颗粒粒度对吸能效率的影响随颗粒特性(矿物组成、粒径及分化程度等)的不同而变化;相同应力水平下,颗粒粒径越大,能量吸收效率越高;相同加载应变率条件下,颗粒越大,峰值应力越小。为提高砂的吸能效率和减小负荷水平,建议采用较大粒径的硅砂。 展开更多
关键词 硅质砂 分离式霍普金森杆 分形破碎特征 吸能效应
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多炮孔岩体等离子体爆破定向致裂机理研究 被引量：3
12
作者 李雪 王传兵 +4 位作者 王雁冰 梅洪嘉 李琰庆 王兆阳 肖殿才 《工程科学学报》 EI 北大核心 2025年第2期259-270,共12页
为了研究等离子爆破技术结合切缝管和预切槽技术的定向致裂效果,开展等离子体电脉冲定向致裂试验,探究不同切缝管切缝形状和不同预切槽间距下等离子体爆破定向致裂机理和定向断裂效果,对比分析不同定向形式作用下等离子体爆破岩石定向... 为了研究等离子爆破技术结合切缝管和预切槽技术的定向致裂效果,开展等离子体电脉冲定向致裂试验,探究不同切缝管切缝形状和不同预切槽间距下等离子体爆破定向致裂机理和定向断裂效果,对比分析不同定向形式作用下等离子体爆破岩石定向断裂贯通效果.结果表明,与正楔形切缝管和平切形切缝管相比,切缝管岩石试件中倒楔形结构中产生的应力峰值最大,聚能效果最显著,其定向贯通岩石效果更显著.预切槽岩石的电爆聚能致裂效果随着钻孔切槽间距的增加而减小.切槽间距为40 mm时,预切槽岩石试件等离子体电脉冲的聚能效果优异,产生定向裂纹的效果明显优于切槽间距为50 mm和60 mm的预切槽岩石试件.同时,预切槽定向形式的等离子体爆破定向致裂效果相对于切缝管定向致裂效果更为显著. 展开更多
关键词 等离子体电脉冲爆破 定向致裂 切缝管 预切槽 数值模拟
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聚脲材料的优化及抗爆抗侵彻性能研究进展 被引量：2
13
作者 丁来龙 马明亮 +4 位作者 冯超 黄微波 王一凡 林佳宇 吴超 《材料导报》 北大核心 2025年第4期237-245,共9页
聚脲弹性体的分子结构独特,具有优异的力学性能和良好的吸能特性,在提升基体的抗爆抗侵彻性能方面有显著的效果。本文对聚脲弹性体在防护领域的研究进展进行了全面梳理,主要围绕配方优化、防护结构应用以及吸能机理三个方面开展论述,并... 聚脲弹性体的分子结构独特,具有优异的力学性能和良好的吸能特性,在提升基体的抗爆抗侵彻性能方面有显著的效果。本文对聚脲弹性体在防护领域的研究进展进行了全面梳理,主要围绕配方优化、防护结构应用以及吸能机理三个方面开展论述,并进行了深入的系统性分析。此外,本文归纳了聚脲弹性体研究中存在的问题,为其进一步的研究、应用以及新型防护结构设计提供了有益参考,对开展聚脲复合结构的抗爆抗侵彻研究具有重要意义。 展开更多
关键词 聚脲弹性体 结构特征 力学性能 抗爆抗侵彻 防护机理
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岩石爆破基础理论研究进展与展望Ⅲ——波纹关系 被引量：6
14
作者 许鹏 杨仁树 +2 位作者 陈程 丁晨曦 王雁冰 《工程科学学报》 EI 北大核心 2025年第1期1-12,共12页
岩石爆破“三大关系(本构、动静、波纹)”是爆破理论研究的重要内容,爆炸应力波与裂纹的相互作用是影响岩石破碎效果的关键因素.本文围绕“炸药爆炸能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理”这一关键科学问题,聚焦爆炸应力波与静止裂纹(... 岩石爆破“三大关系(本构、动静、波纹)”是爆破理论研究的重要内容,爆炸应力波与裂纹的相互作用是影响岩石破碎效果的关键因素.本文围绕“炸药爆炸能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理”这一关键科学问题,聚焦爆炸应力波与静止裂纹(岩体中既有缺陷)的相互作用、爆炸应力波与爆炸裂纹的相互作用、爆炸应力波作用下裂纹间的相互作用、地应力与爆炸应力波耦合作用下的裂纹扩展等四个方面,深入探讨了不同爆炸应力波的传播方向和强度对裂纹扩展行为(包括裂纹扩展方向、速度和长度)的影响规律.现有研究发现爆炸应力波在静止裂纹处发生反射和衍射,产生“双马赫锥”现象,致使爆炸能量较多地积聚在静止裂纹周围,诱导静止裂纹周围产生损伤和破坏;爆炸膨胀波对迎面爆炸裂纹的扩展有抑制作用,剪切波对其扩展有促进作用,而在爆炸应力波与同向爆炸裂纹的相互作用过程中,爆炸膨胀波和剪切波对裂纹扩展速度的影响则相反;爆炸荷载下相向扩展的两条裂纹互为自由面,产生“咬合效应”,形成相互勾连的形状;地应力场能够促进平行最大主应力方向的爆炸裂纹扩展,抑制垂直最大主应力方向的爆炸裂纹扩展,且地应力场的主应力差值越大,爆炸裂纹沿最大主应力方向的扩展长度越长.研究成果可为优化爆破炮孔间距、延期时间等参数,实现精细调控爆炸裂纹扩展提供理论依据. 展开更多
关键词 岩石爆破 爆炸应力波 静止裂纹 爆炸裂纹 裂纹相互作用
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钨合金弹丸侵彻钢靶的数值模拟方法 被引量：1
15
作者 位国旭 崔浩 +2 位作者 周昊 杨贵涛 郭锐 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第8期157-173,共17页
为了更好地量化表征钨合金弹丸侵彻靶板过程,分别采用FEM(finite element method)、SPG(smoothed particle Galerkin)、SPH(smoothed particle hydrodynamics)、FE-SPH(finite element-smoothed particle hydrodynamics)自适应数值模拟... 为了更好地量化表征钨合金弹丸侵彻靶板过程,分别采用FEM(finite element method)、SPG(smoothed particle Galerkin)、SPH(smoothed particle hydrodynamics)、FE-SPH(finite element-smoothed particle hydrodynamics)自适应数值模拟方法,对钨合金弹丸侵彻Q235A钢靶开展了数值模拟计算,对比了4种数值模拟方法在描述弹丸侵彻穿靶后,弹丸剩余速度、靶板穿孔孔径以及弹丸穿靶后二次破片生成及其分布方面的优势和不足。结果表明:在描述弹丸剩余速度方面,由于FEM方法在处理材料失效问题时是基于单元侵蚀算法,因此FEM方法以及FE-SPH自适应方法严格依赖于失效准则以及失效参数的选择,而SPG方法在键失效模式下无需调整失效参数就可以得到相对准确的结果;在描述靶板穿孔孔径上,FEM以及FE-SPH自适应方法具有精确的物质边界,可以精确刻画穿孔形貌特征,但不同失效准则下的靶板穿孔直径相差较大;SPG方法对失效参数不敏感,可以准确预测靶板的穿孔直径;在弹丸穿靶后二次破片的生成及其分布方面,FE-SPH自适应以及SPH方法均能对二次破片进行表征,FE-SPH自适应方法可以直接获取大质量破片信息,但比SPH方法的求解效率低。 展开更多
关键词 有限元方法 SPG SPH 二次破片 侵彻
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基于阿基米德螺旋的蜂窝夹层板低频减振设计 被引量：1
16
作者 缪志 尹剑飞 +4 位作者 杨宇 柯艺波 郑周甫 耿小明 王谦 《振动与冲击》 北大核心 2025年第14期53-59,共7页
设计了一种新型蜂窝夹层结构,该结构结合了正六边形蜂窝夹层的高静态承载能力和轻质特性,并将阿基米德螺旋振子系统集成在夹层结构内部。这种内嵌式夹层板利用螺旋振子实现了超低的有效动态刚度,其设计的晶格常数能够比带隙的波长小两... 设计了一种新型蜂窝夹层结构,该结构结合了正六边形蜂窝夹层的高静态承载能力和轻质特性,并将阿基米德螺旋振子系统集成在夹层结构内部。这种内嵌式夹层板利用螺旋振子实现了超低的有效动态刚度,其设计的晶格常数能够比带隙的波长小两个数量级。通过将振子等效为弹簧-质量系统,理论计算模型表明带隙的位置由振子的固有频率决定,而带隙宽度则受振子与主体结构的质量比影响,并使用有限元方法验证该模型的有效性。数值仿真结果表明该结构具有较好的带隙调控能力。最终,采用3D打印技术制造了一体化成型的样件,并完成激光扫描测振试验,结果表明,该蜂窝夹层超材料板在设计带隙范围内有平均21 dB的振动抑制效果。 展开更多
关键词 蜂窝夹层 阿基米德螺旋 带隙 超材料板 振动抑制
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围压与爆破耦合作用下节理岩体裂纹的扩展行为与影响因素 被引量：1
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作者 马泗洲 蒋海明 +2 位作者 周朝兰 王明洋 刘科伟 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期3-20,共18页
为了深入研究围压与爆破耦合作用下节理岩体的动力响应及损伤机制,采用显式动力学数值模拟方法,并结合任意拉格朗日-欧拉算法和流固耦合技术,对节理岩体的破裂过程进行模拟。基于时域递归理论,分别计算了爆炸应力波穿过节理面时的透射... 为了深入研究围压与爆破耦合作用下节理岩体的动力响应及损伤机制,采用显式动力学数值模拟方法,并结合任意拉格朗日-欧拉算法和流固耦合技术,对节理岩体的破裂过程进行模拟。基于时域递归理论,分别计算了爆炸应力波穿过节理面时的透射与反射系数。通过爆炸光弹性试验,分析了爆炸应力波在节理岩体中的传播过程与特征。此外,利用Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT)损伤模型,讨论了不同节理角度及不同围压对爆破裂纹扩展行为的影响,并结合FracPaQ程序定量描述了爆破裂纹的分布规律。最后,通过分析节理尖端的主应力分布及动态应力强度因子变化规律,揭示了节理岩体的爆破损伤机制。结果表明:节理面与非静水压力对爆破裂纹扩展均有导向作用,且非静水压力的导向效应会因节理面的存在而减弱;非静水压力下,应力波透、反射系数随着水平方向压力的增加分别呈减小和增大的趋势。由节理面两侧法向与切向位移的变化规律,发现剪切应力是尖端翼裂纹扩展的主要原因。根据动态应力强度因子判断,拉伸裂纹在爆破初期主导节理尖端的损伤,而剪切裂纹在后期占主导地位。 展开更多
关键词 地应力 节理岩体 爆炸应力波 裂纹扩展 损伤机制
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H型钢柱撞击全过程力学性能分析与损伤评估
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作者 颉宗旺 王蕊 +2 位作者 王宇恒 赵晖 李倩 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第8期52-64,共13页
鉴于H型钢柱在工业厂房、停车场等场合应用时易遭受吊装载荷和车辆撞击,在前期试验研究的基础上,通过有限元对H型钢柱撞击中及撞击后的力学性能开展全过程分析。首先,通过机理分析,获得了不同轴压比影响下试件的变形特征、应力和耗能发... 鉴于H型钢柱在工业厂房、停车场等场合应用时易遭受吊装载荷和车辆撞击,在前期试验研究的基础上,通过有限元对H型钢柱撞击中及撞击后的力学性能开展全过程分析。首先,通过机理分析,获得了不同轴压比影响下试件的变形特征、应力和耗能发展。结果表明:侧向撞击下,H型钢柱以整体变形为主,上翼缘和腹板分别发生局部凹陷和平面外屈曲;撞击力时程曲线呈现明显的平台段,预加轴力明显削弱试件的抗撞能力。其次,建立了108个参数分析模型,重点探究了荷载参数(撞击质量m、撞击速度v_(h,m)和轴压比n)、材料参数(屈服强度f_(y)^(s))和几何参数(截面面积A和试件长度L)对撞击力、撞击变形和剩余承载力的影响,发现随着撞击质量m、撞击速度v_(h,m)和轴压比n的增大,H型钢柱的整体和局部变形增大,剩余承载力降低。此外,钢材强度的提高有效增强了试件的抗撞性能。最后,基于响应面法提出了多因子交互影响的撞击下整体和局部变形及撞击后剩余承载力的预测公式,可用于H型钢柱撞击全过程损伤评估与设计。 展开更多
关键词 H型钢 抗撞性能 剩余承载力 有限元分析 撞击力平台值 全过程分析
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强动载下加载压力与间隙尺寸对间隙射流形成的影响
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作者 康怀浦 邓秋阳 +3 位作者 任国武 孙占峰 陈永涛 汤铁钢 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第8期92-103,共12页
加工与装配的公差导致间隙在工程结构中广泛存在,强动载下可能产生威胁结构可靠性与安全性的间隙射流。为了深入了解间隙射流的形成过程和形成机制,基于二级轻气炮对带有间隙的金属钨样品开展了超高速冲击加载实验,通过高速分幅照相系... 加工与装配的公差导致间隙在工程结构中广泛存在,强动载下可能产生威胁结构可靠性与安全性的间隙射流。为了深入了解间隙射流的形成过程和形成机制,基于二级轻气炮对带有间隙的金属钨样品开展了超高速冲击加载实验,通过高速分幅照相系统记录了间隙射流的形成及演化过程。采用ANSYS Autodyn软件建立了预测间隙射流形成的数值模型,并基于代表性实验获取的射流形态及头部速度历史验证了该数值模型的适用性。通过调整数值模型中的飞片速度、间隙宽度和间隙半角,分别研究了这三者对间隙射流形成的影响,分析了定常射流模型的局限性。在此基础上,结合数值模拟结果,提出了预测间隙射流头部速度和质量的经验模型。研究表明,基于欧拉方法建立的数值模型能够较准确地预测强动载下间隙射流的形成。加载压力是控制射流头部速度和质量的主要因素,随着加载压力的提高,射流头部速度和质量也相应增大。间隙宽度和间隙半角对射流头部速度的影响较小,但间隙射流质量随间隙宽度和间隙半角的增大呈线性增大。由于间隙闭合速度的估算存在较大误差,定常射流模型未能准确预测间隙射流的形成,而所提出的经验模型与数值模拟结果具有较高的吻合度。 展开更多
关键词 超高速碰撞 高速射流 加载压力 间隙宽度 间隙半角
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冲击起爆过程中TATB基钝感炸药受脉宽效应的影响
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作者 孙银澳 杨舒棋 +6 位作者 彭文杨 张旭 李淑睿 裴红波 傅华 于鑫 谷岩 《高压物理学报》 北大核心 2025年第7期17-24,共8页
冲击波脉宽是冲击起爆过程中影响炸药冲击转爆轰的重要因素之一。为此,利用火炮平台,对1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene,TATB)-2钝感炸药进行了冲击起爆实验。通过改变冲击飞片厚度控制冲击波脉宽,... 冲击波脉宽是冲击起爆过程中影响炸药冲击转爆轰的重要因素之一。为此,利用火炮平台,对1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzene,TATB)-2钝感炸药进行了冲击起爆实验。通过改变冲击飞片厚度控制冲击波脉宽,采用电磁粒子速度计和示踪计记录冲击波速度、炸药的波后粒子速度等实验数据。通过数据分析,得到了TATB-2炸药的冲击波脉宽与爆轰距离等参数之间的关系。结果表明,脉宽效应对TATB-2炸药的冲击起爆过程有显著影响。研究结果可为理解钝感炸药的冲击起爆特性提供参考。 展开更多
关键词 脉宽效应 1 3 5-三氨基-2 4 6-三硝基苯基炸药 冲击起爆 波后粒子速度 冲击波速度
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