2020年 34卷 第3期
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2020, 34(3): 030101.
doi: 10.11858/gywlxb.20200516
2020, 34(3): 030102.
doi: 10.11858/gywlxb.20190874
2020, 34(3): 033301.
doi: 10.11858/gywlxb.20190870
2020, 34(3): 033401.
doi: 10.11858/gywlxb.20200524
2020, 34(3): 033402.
doi: 10.11858/gywlxb.20190816
摘要:
为了确定空气间隙和金属隔层对冲击起爆的影响，采用火炮加载蓝宝石飞片冲击起爆\begin{document}$\varnothing $\end{document} ![]()
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为了确定空气间隙和金属隔层对冲击起爆的影响，采用火炮加载蓝宝石飞片冲击起爆
2020, 34(3): 033403.
doi: 10.11858/gywlxb.20190852
2020, 34(3): 034101.
doi: 10.11858/gywlxb.20190851
2020, 34(3): 034201.
doi: 10.11858/gywlxb.20190806
摘要:
借助ANSYS/LS-DYNA软件建立了钢筋混凝土框架的有限元模型，研究了钢筋混凝土框架在冲击荷载作用下的连续性倒塌性能，冲击体质量为1 000 kg，冲击速度为4 m/s。通过对钢筋混凝土构件冲击试验和框架倒塌过程的验证，保证了数值模拟的有效性。分析结果表明：冲击中柱后结构倒塌过程中，有“拱作用”向“悬索作用”转换的机制，中柱顶部位移先向上后向下，边柱顶部位移先向外后向内；同样冲击作用下，柱轴力越小，则抗冲击能力越强，不同的偏压作用对柱的抗冲击性能的影响不同；加密柱箍筋能够增强钢筋混凝土柱的抗冲击能力，延缓甚至避免钢筋混凝土框架结构的连续性倒塌。
借助ANSYS/LS-DYNA软件建立了钢筋混凝土框架的有限元模型，研究了钢筋混凝土框架在冲击荷载作用下的连续性倒塌性能，冲击体质量为1 000 kg，冲击速度为4 m/s。通过对钢筋混凝土构件冲击试验和框架倒塌过程的验证，保证了数值模拟的有效性。分析结果表明：冲击中柱后结构倒塌过程中，有“拱作用”向“悬索作用”转换的机制，中柱顶部位移先向上后向下，边柱顶部位移先向外后向内；同样冲击作用下，柱轴力越小，则抗冲击能力越强，不同的偏压作用对柱的抗冲击性能的影响不同；加密柱箍筋能够增强钢筋混凝土柱的抗冲击能力，延缓甚至避免钢筋混凝土框架结构的连续性倒塌。
2020, 34(3): 034202.
doi: 10.11858/gywlxb.20190872
摘要:
为研究夹芯结构的低速冲击响应，以碳纤维（T700）/环氧树脂复合材料层合板为上下面板，以闭孔泡沫铝为芯层，模拟夹芯板落锤冲击时的损伤演化过程。复合材料层合板采用三维实体单元建模，基于有限元软件ABAQUS中的用户子程序VUMAT，引入三维Hashin失效准则模拟复合材料的损伤破坏；采用二次应力准则，Cohesive单元模拟黏结层的层间失效；闭孔泡沫铝芯层采用3D Voronoi细观模型建模。分析复合材料夹芯结构在落锤冲击下的损伤起始、损伤扩展和最终破坏模式，通过锤头的接触力、位移、夹芯板的内能、后面板的最大位移研究夹层结构的能量吸收情况及抗冲击特性，得出了在质量保持不变的情况下，5种芯层相对密度和厚度的耦合关系中的最优设计是芯层相对密度15.0%，厚度为10 mm，为满足实际工程中的需求提供了设计依据。
为研究夹芯结构的低速冲击响应，以碳纤维（T700）/环氧树脂复合材料层合板为上下面板，以闭孔泡沫铝为芯层，模拟夹芯板落锤冲击时的损伤演化过程。复合材料层合板采用三维实体单元建模，基于有限元软件ABAQUS中的用户子程序VUMAT，引入三维Hashin失效准则模拟复合材料的损伤破坏；采用二次应力准则，Cohesive单元模拟黏结层的层间失效；闭孔泡沫铝芯层采用3D Voronoi细观模型建模。分析复合材料夹芯结构在落锤冲击下的损伤起始、损伤扩展和最终破坏模式，通过锤头的接触力、位移、夹芯板的内能、后面板的最大位移研究夹层结构的能量吸收情况及抗冲击特性，得出了在质量保持不变的情况下，5种芯层相对密度和厚度的耦合关系中的最优设计是芯层相对密度15.0%，厚度为10 mm，为满足实际工程中的需求提供了设计依据。
2020, 34(3): 034203.
doi: 10.11858/gywlxb.20190855
摘要:
混凝土是一种由粗骨料与水泥砂浆组成的非均质复合材料。本研究利用APDL语言程序编写三维水泥混凝土骨料随机投放程序并导入ABAQUS中，同时赋予各相材料塑性损伤本构关系来研究混凝土动态加载下的破坏规律，运用超声波在混凝土破碎中的作用机理对混凝土动态损伤破坏过程进行模拟研究。结果表明：随着超声动态载荷的增大，粗骨料体积分数为40%的混凝土始终能够承受最大应力载荷；随着超声应力波幅值增大，混凝土在动载荷下的损伤值逐渐增大，且粗骨料体积分数为40%时，其抗损伤能力最优；当粗骨料最大粒径逐渐增大，或者当粗骨料最小粒径增大，混凝土级配不合理导致性能不稳定，更易损伤破坏。
混凝土是一种由粗骨料与水泥砂浆组成的非均质复合材料。本研究利用APDL语言程序编写三维水泥混凝土骨料随机投放程序并导入ABAQUS中，同时赋予各相材料塑性损伤本构关系来研究混凝土动态加载下的破坏规律，运用超声波在混凝土破碎中的作用机理对混凝土动态损伤破坏过程进行模拟研究。结果表明：随着超声动态载荷的增大，粗骨料体积分数为40%的混凝土始终能够承受最大应力载荷；随着超声应力波幅值增大，混凝土在动载荷下的损伤值逐渐增大，且粗骨料体积分数为40%时，其抗损伤能力最优；当粗骨料最大粒径逐渐增大，或者当粗骨料最小粒径增大，混凝土级配不合理导致性能不稳定，更易损伤破坏。
2020, 34(3): 034204.
doi: 10.11858/gywlxb.20190831
摘要:
爆破地震效应对埋地管线的影响已成为工程爆破领域研究的热点。基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA，以两种含Y型焊缝（坡口有2 mm余高焊缝和坡口无余高焊缝）的埋地X70钢管为例，数值模拟研究了TNT炸药量相同（4.473 kg）而炸高（60.0、85.0和110.0 cm）不同时，焊缝区附近埋地X70钢管的动力响应规律。研究表明：当炸高为60.0 cm时，焊缝有余高的管道受应力集中的影响较大，且先于焊缝无余高的管道进入屈服阶段；当炸高为60.0和85.0 cm时，焊缝有余高的管道整体抵抗变形的能力明显弱于焊缝无余高的管道。管土间的相互作用对X70管道背爆面有支撑作用，可有效地减小管道背爆面的位移。在相同条件下，焊缝有余高的X70管道抵抗振动的性能弱于焊缝无余高的管道，且与焊缝形式相比，炸高对含焊缝区的X70管道的最大振速起主要影响作用。
爆破地震效应对埋地管线的影响已成为工程爆破领域研究的热点。基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA，以两种含Y型焊缝（坡口有2 mm余高焊缝和坡口无余高焊缝）的埋地X70钢管为例，数值模拟研究了TNT炸药量相同（4.473 kg）而炸高（60.0、85.0和110.0 cm）不同时，焊缝区附近埋地X70钢管的动力响应规律。研究表明：当炸高为60.0 cm时，焊缝有余高的管道受应力集中的影响较大，且先于焊缝无余高的管道进入屈服阶段；当炸高为60.0和85.0 cm时，焊缝有余高的管道整体抵抗变形的能力明显弱于焊缝无余高的管道。管土间的相互作用对X70管道背爆面有支撑作用，可有效地减小管道背爆面的位移。在相同条件下，焊缝有余高的X70管道抵抗振动的性能弱于焊缝无余高的管道，且与焊缝形式相比，炸高对含焊缝区的X70管道的最大振速起主要影响作用。
2020, 34(3): 034205.
doi: 10.11858/gywlxb.20190853
摘要:
钢纤维混凝土(Steel fiber reinforced concrete，SFRC)具有优异的延性、韧性及能量吸收能力，被广泛应用于各类防护结构。K&C模型已成为研究普通混凝土构件动力响应的常用材料模型，但仍无法准确表征SFRC的动力特性。为了提高K&C模型在冲击及爆炸荷载作用下预测SFRC板动力响应的能力，对K&C模型进行了改进：基于大量三轴压缩实验数据，建立了新的失效强度面参数模型；采用反复试验法，建立了新的损伤演化模型，并校准了拉、压损伤参数；基于大量高应变率下SFRC的单轴压缩实验数据，建立了新的受压动力增强因子模型。通过LS-DYNA显式有限元动力分析软件模拟了SFRC板的动力响应，模拟结果验证了上述改进的有效性与可靠性。
钢纤维混凝土(Steel fiber reinforced concrete，SFRC)具有优异的延性、韧性及能量吸收能力，被广泛应用于各类防护结构。K&C模型已成为研究普通混凝土构件动力响应的常用材料模型，但仍无法准确表征SFRC的动力特性。为了提高K&C模型在冲击及爆炸荷载作用下预测SFRC板动力响应的能力，对K&C模型进行了改进：基于大量三轴压缩实验数据，建立了新的失效强度面参数模型；采用反复试验法，建立了新的损伤演化模型，并校准了拉、压损伤参数；基于大量高应变率下SFRC的单轴压缩实验数据，建立了新的受压动力增强因子模型。通过LS-DYNA显式有限元动力分析软件模拟了SFRC板的动力响应，模拟结果验证了上述改进的有效性与可靠性。
2020, 34(3): 035101.
doi: 10.11858/gywlxb.20190805
摘要:
为了研究枪炮全水下发射过程中枪弹耦合间隙对内弹道特性的影响，运用AUTODYN有限元仿真软件，针对滑膛水下枪枪弹耦合设置0.1 mm间隙与不设置间隙两种情况的内弹道过程进行了数值模拟；采用21、25和30 g装药量对水下枪全水下带间隙发射内弹道过程进行了仿真分析，获得了膛压、射弹速度以及过间隙燃气射流在内弹道过程中组分、压力与速度的分布规律；并设计了实弹射击实验用于验证仿真结果。仿真和实验结果表明，合适的枪炮耦合间隙能够有效地提高水下枪发射性能。当枪弹耦合设置0.1 mm间隙时，采用3种装药量发射均能产生弹前气幕，内弹道过程膛压下降明显，弹丸炮口速度提升较为显著，有利于产生稳定的超空泡包裹弹体，使其在水下运动时所受阻力大大降低，从而增加射弹水下行程。
为了研究枪炮全水下发射过程中枪弹耦合间隙对内弹道特性的影响，运用AUTODYN有限元仿真软件，针对滑膛水下枪枪弹耦合设置0.1 mm间隙与不设置间隙两种情况的内弹道过程进行了数值模拟；采用21、25和30 g装药量对水下枪全水下带间隙发射内弹道过程进行了仿真分析，获得了膛压、射弹速度以及过间隙燃气射流在内弹道过程中组分、压力与速度的分布规律；并设计了实弹射击实验用于验证仿真结果。仿真和实验结果表明，合适的枪炮耦合间隙能够有效地提高水下枪发射性能。当枪弹耦合设置0.1 mm间隙时，采用3种装药量发射均能产生弹前气幕，内弹道过程膛压下降明显，弹丸炮口速度提升较为显著，有利于产生稳定的超空泡包裹弹体，使其在水下运动时所受阻力大大降低，从而增加射弹水下行程。
2020, 34(3): 035102.
doi: 10.11858/gywlxb.20190790
摘要:
为揭示高强度水下爆炸冲击载荷作用下金属夹芯结构的抗冲击性能，在实验室开展小尺寸水下爆炸加载技术对金属蜂窝夹芯结构性能影响的实验研究。基于实验结果，开展了全尺寸数值模拟金属蜂窝夹芯结构在水下冲击载荷作用下的动态响应和抗冲击性能研究。结果表明，数值模拟、实验和理论模型计算的结果具有良好的一致性。由于蜂窝芯材相对密度对夹芯结构能量耗散方式和载荷传递机制的影响，结构动态响应、失效模式以及抗冲击性能随着冲击强度的变化表现出较为明显的不同。通过抗冲击参数分析，建立了反映金属蜂窝夹芯结构抗冲击性能的结构横向变形、固支反力、透射脉冲和塑性能耗随冲击强度和芯材相对密度变化的结构-载荷-性能量化关系。
为揭示高强度水下爆炸冲击载荷作用下金属夹芯结构的抗冲击性能，在实验室开展小尺寸水下爆炸加载技术对金属蜂窝夹芯结构性能影响的实验研究。基于实验结果，开展了全尺寸数值模拟金属蜂窝夹芯结构在水下冲击载荷作用下的动态响应和抗冲击性能研究。结果表明，数值模拟、实验和理论模型计算的结果具有良好的一致性。由于蜂窝芯材相对密度对夹芯结构能量耗散方式和载荷传递机制的影响，结构动态响应、失效模式以及抗冲击性能随着冲击强度的变化表现出较为明显的不同。通过抗冲击参数分析，建立了反映金属蜂窝夹芯结构抗冲击性能的结构横向变形、固支反力、透射脉冲和塑性能耗随冲击强度和芯材相对密度变化的结构-载荷-性能量化关系。
