2010年  30卷  第5期

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论文
猪后腿肌肉的动态拉伸性能
王宝珍, 郑宇轩, 胡时胜
2010, 30(5): 449-455. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0449-07
摘要:
利用生物材料试验机和套管式高聚物霍普金森拉杆装置,试验得到了猪后腿肌肉在宽应变率范围 (0.02~2100s-1)内沿纤维方向和垂直纤维方向的拉伸应力应变曲线。编写程序对动态试验中高聚物杆波 的弥散和衰减效应进行了修正。对试验结果采用了1维方差统计分析,结果发现:应变率从0.02s-1上升到 2100s-1,肌肉在2个加载方向上流动应力都显著提高,即具有明显的应变率效应;低应变率下,纤维方向的 极限强度比垂直纤维方向的大,而破坏应变无显著不同,准静态应力应变曲线的形状与其他软组织类似,开始 为足趾区,后进入线性区,接着又有1段非线性区,最后达到极限强度,试样逐渐破坏;高应变率下,应力应 变曲线无足趾区,这是因为组织中的螺旋结构来不及伸直所致。垂直纤维方向比纤维方向有更高的初始模 量,但随应变增加,两者流动应力无显著差别,且纤维方向流动应力有逐渐高于垂直纤维方向的趋势。
邻近隧道掘进爆破对既有隧道的影响
钟冬望, 吴亮, 余刚
2010, 30(5): 456-462. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0456-07
摘要:
结合在建的贵昆线六盘水至沾益段增建Ⅱ线扒挪块隧道开挖工程,采用动力有限元程序建立了3 维模型,对贵昆线狮子口隧道混凝土衬砌的质点振动速度以及应力分布情况进行了计算。计算结果表明,在 整个考察范围内,垂直方向振速峰值比其他2个方向上的振速峰值大,但在拱顶以及底板单元的主要拉伸应 力为水平方向,说明垂直振速并不能完全代表围岩的受力状况。在实际工程中,不仅要控制爆破振动速度,而 且对围岩的受力状况也要进行分析。计算最大振速为4.94cm/s,小于工程要求的5.00cm/s;拱顶最大拉伸 应力为0.54MPa,既有隧道混凝土衬砌没有受到破坏。
JH-2模型及其在Al2O3陶瓷低速撞击数值模拟中的应用
杨震琦, 庞宝君, 王立闻, 迟润强
2010, 30(5): 463-471. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0463-09
摘要:
利用现有文献数据以及实验与数值模拟结合的方法得到了Al2O3陶瓷的Johnson-HolmquistⅡ (JH2)本构模型参数,并且基于这种含损伤的动态本构模型,采用LS-DYNA 显式有限元软件对Al2O3陶瓷 在低速撞击下的破碎过程进行了数值模拟,再现了试件的损伤演化与动态破碎过程。结果表明,Al2O3陶瓷 在冲击载荷作用下,主要呈轴向劈裂状破坏;随着输入压缩波加载时间的减小,试件的破碎程度加剧;利用 JH-2模型对Al2O3陶瓷在SHPB实验中的动态损伤演化过程的模拟结果与实验回收试件的破碎模式基本一 致,从而验证了JH-2模型在模拟低速撞击下陶瓷动态破碎过程的有效性和可行性。
RVSP勘探炸药震源爆炸的数值仿真
郑宇, 李文彬, 王晓鸣, 房师欣, 王克波
2010, 30(5): 472-478. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0472-07
摘要:
针对RVSP勘探存在的既要获得高的地震波能量,又要保证油井套管不被炸坏的矛盾,在理论分 析的基础上,使用AUTODYN数值仿真软件,研究了油井材料对炸药能量传递的影响,得到了距离震源10m 处的质点振动速度和压力变化曲线;分析了炸药震源半径与油井套管的变形的关系;讨论了炸药震源长度与 其能量传递以及油井套管变形的关系。开展了相应的实验研究,数值仿真与实验结果吻合较好。研究结果可 以为RVSP勘探的工程应用提供参考和依据。
舱内液体对VLCC舷侧结构碰撞性能的影响
张延昌, 杨代玉, 王自力
2010, 30(5): 479-486. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0479-08
摘要:
以300kDWT超大型油轮(VLCC)货舱区舷侧结构为研究对象,利用有限元软件MSC.Dytran对 该VLCC在满载和压载工况下的碰撞损伤机理及耐撞性能进行研究,通过对碰撞过程中液货与结构之间的 流-固耦合力、碰撞力、结构变形、结构吸能等进行计算分析,并将这些参数与空载工况下的计算结果进行了对 比分析,阐述舱内液体对结构损伤机理及碰撞性能的影响。研究表明,舱内液货对VLCC舷侧结构碰撞后期 的损伤变形、碰撞力等产生一定影响,对整体碰撞性能影响较小;压载水对结构的损伤机理、耐撞性能均产生 显著影响,结构的变形模式发生明显改变,碰撞力显著增大,系统吸能大幅增加,其耐撞性能显著提高。
液体的爆炸抛撒特征
任晓冰, 李磊, 严晓芳, 陆晓霞, 王金生, 王海燕
2010, 30(5): 487-492. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0487-06
摘要:
针对液体爆炸抛撒过程设计了实验装置,利用高速摄像仪进行记录。通过研究不同中心装药量和 填充液体的抛撒过程,发现在壳体破裂后,液体沿裂缝处向外飞散。药量较小时,液体分散成树枝状形态,然 后破碎成液滴;药量较大时,则形成液体环状区。对于不同粘度的液体,环状区分别由小液滴及已雾化、汽化 的液体,或大液滴、液体丝及液膜等组成,抛撒过程中其宽度越来越大,大液滴、液体丝及液膜等也逐渐破碎成 细小的液滴。
冲击合成PZT95/5的X 射线电子能谱
王军霞, 杨世源, 贺红亮, 王进, 刘雨生, 张福平, 梁晓峰
2010, 30(5): 493-498. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0493-06
摘要:
以Pb3O4、ZrO2 和TiO2 粉体为原料,利用柱面冲击波合成了单一的钙钛矿相Pb(Zr0.95Ti0.05)O3 (即PZT95/5)粉体,用X射线衍射(XRD)和X射线电子能谱(XPS)对PZT的物相、元素化学态、分子结构和 成分含量进行了表征。冲击合成粉体和制备陶瓷的XPS结果表明,除表面存在少量的吸附氧外,样品中存在 PZT结构中的Pb、Zr 和O,陶瓷的元素定量计算接近样品的配比。且冲击压缩造成PZT 中 Zr O 、Pb O 键的键长降低,引起冲击合成粉体的Pb4f、Zr3d结合能增大。利用固相合成粉体制备陶瓷 的Zr3dXPS比冲击合成粉体制备陶瓷的Zr3dXPS多2个峰,对应于少量游离ZrO2 被还原的低价锆离子。
基于节点分离Lagrange有限元方法的超高速碰撞碎片云数值模拟
张晓天, 贾光辉, 黄海
2010, 30(5): 499-504. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0499-06
摘要:
提出了一种基于节点分离概念的Lagrange有限元冲击破碎分析的算法,采用节点分离技术实现 了网格断裂,并用畸变侵蚀技术处理严重畸变单元。利用C++编程实现了节点分离计算模型的创建和畸变 侵蚀,结合LS-dyna的重启动分析功能,编程调用LS-dyna求解器以及畸变侵蚀程序实现了破碎分析。分别 用节点分离的Lagrange有限元算法、SPH 无网格算法对超高速碰撞问题进行了数值模拟,并与文献中的实 验结果和Euler有限元数值模拟结果进行了对比。结果表明,节点分离算法具有计算速度快、数值稳定、边界 明确等优点,能准确有效模拟超高速碰撞问题。
爆炸膨胀环实验数据处理方法讨论
汤铁钢, 桂毓林, 李庆忠, 陈永涛, 童慧峰, 刘仓理
2010, 30(5): 505-510. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0505-06
摘要:
采用线性关系式及多项式对爆炸膨胀环速度曲线上不同长度的数据窗口进行拟合,获得了应力应 变关系,结果表明数据窗口的选取是膨胀环实验数据处理的基础;同时发现当拟合关系式高于2次时,获得的 应力应变关系从形式上偏离了物理规律。对数据进行高阶光滑后采用差分方法直接处理,可以更好地反映膨 胀环速度历史与瞬时应力之间的关系,澄清了2次以上关系式拟合处理得到的应力应变关系偏离物理规律并 不是由数据处理方法造成的,而是由速度点测试的不确定性造成的。
原型和模型不同材料时加筋板冲击动态响应的相似预报方法
秦健, 张振华
2010, 30(5): 511-516. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0511-06
摘要:
:根据 定律提出了加筋板结构在水下爆炸冲击波作用下模型和原型动态响应相似的条件。在此 基础上,考虑到加筋板模型制造加工过程中的工艺和成本等因素,提出了利用普通钢加筋板模型预报船体钢 加筋板原型在水下爆炸冲击波作用下动态响应的相似预报方法。该方法考虑了流固耦合和材料应变率强化 效应等因素的影响,可用于指导利用常用的普通钢模型试验预报实船局部板架在水下爆炸冲击波作用下的 动态响应。
面向工程陶瓷的电极引弧微爆炸加工系统开发与加工特性研究
杨俊飞, 田欣利, 张保国, 郭昉, 唐修检
2010, 30(5): 517-522. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0517-06
摘要:
在对工程陶瓷加工技术发展现状和加工原理简要分析的基础上,借鉴电极放电基本理论和高功率 脉冲技术,研制了电极引弧微爆炸加工系统,对该系统核心组件专用脉冲电源的组成和功能进行了详细的 介绍。通过对Si3N4 陶瓷材料的加工实验,确定了主要加工参数的取值范围,并分析了该系统的加工特性,最 后对电极引弧微爆炸加工技术与激光、电火花和等离子等特种加工技术以及传统的金刚石砂轮磨削技术进 行了简要综合的比较。结果表明,电极引弧微爆炸加工技术是一项全新的低成本加工技术,具有非常广阔的 应用前景。
含CO2天然气的可燃极限与燃爆压力
钱新明, 郑远攀, 张应安, 王峰, 张德平, 冯长根, 刘振翼, 黄平
2010, 30(5): 523-528. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0523-06
摘要:
采用改进的Hartmann管作为测试主体测试了室温常压下含CO2天然气的可燃极限和燃爆压力, 得到了含CO2天然气在三角坐标系下的可燃性图表和燃爆压力的变化规律。研究表明:与纯天然气相比,含 CO2天然气可燃范围缩小,燃爆威力降低;当泄漏天然气与air的混合物中CO2的体积分数超过13.86%时, 混合气体将失去燃爆性;处于燃爆范围的CH4/air/CO23组分混合气体,燃爆压力随CO2与CH4体积分数比 的增大而减小。
瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸的数值模拟
李润之
2010, 30(5): 529-534. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0529-06
摘要:
建立了描述瓦斯爆炸卷扬沉积煤尘参与爆炸的物理和数学模型,借助流场模拟平台,对瓦斯爆炸 卷扬沉积煤尘参与爆炸的过程进行了数值模拟;并把模拟值与实验值进行了对比;对爆炸过程中的速度场和 温度场进行了深入的分析。通过比较分析爆炸压力、速度场以及温度场,认为模拟结果清楚地展现了沉积煤 尘的扬起和爆炸过程,达到了瓦斯爆炸诱导沉积煤尘爆炸数值模拟的要求。
2次爆炸事件的相关性与能量比研究
郝春月, 郑重
2010, 30(5): 535-540. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0535-06
摘要:
主要对全球地震台网(GSN)牡丹江(MDJ)地震台记录的2006年10月9日与2009年5月25日爆 炸事件进行分析对比研究。应用2次事件的P震相最大振幅比值和功率谱比值估计了2次事件的能量比。 应用互相关值和相干函数方法计算了2次事件在时域与频域的相关性。最后得出,2009年的爆炸事件与 2006年爆炸事件相比,3个方向的P震相最大单振幅比值平均为3.97,功率谱比值平均为4.5,由此估计 2009年爆炸事件是2006年爆炸事件能量的4~5倍。MDJ台3个方向(Z、N、E)记录的2次事件在1~4Hz 频段的互相关值平均为0.88,相干函数平均为0.8左右。
地下防护结构在冲击载荷作用下的动态破坏过程
李旭东, 刘凯欣, 闫鸿浩, 李晓杰, 王帅
2010, 30(5): 541-545. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0541-05
摘要:
通过数字高速摄影技术和动态电测技术,对马蹄形地下防护结构在冲击载荷作用下的动态破坏过 程进行了缩比模型实验研究。结果表明,底部是整个马蹄形结构最为脆弱的部分,需要重点防护。在结构内 层加装钢板或其他高强度防护材料会显著提高该种结构的抗冲击能力。结构的破坏是一个动态累积的过程, 而材料的抗拉强度直接影响这类结构的抗毁伤能力。通过获得的实验数据验证了采用LS-DYNA 有限元软 件对于地下防护结构在冲击载荷作用下破坏过程进行研究的可行性和准确性。
冷喷涂中粒子与基体的高速冲击过程
殷硕, 王晓放, 李岳
2010, 30(5): 546-550. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0546-05
摘要:
利用非线性动力分析软件LS-DYNA,对冷喷涂中铜粒子与铜基体的碰撞过程进行了3维数值分 析。研究沉积粒子与被喷涂基体的变形行为以及影响数值模拟结果的关键因素。数值模拟结果表明:通过3 维模型获得的铜粒子与铜基体在碰撞结束后的沉积形貌与实验观察吻合很好,比采用2维模型获得的模拟结 果更精确。另外,3维模型的网格尺寸对喷涂粒子的临界速度和粒子的变形行为也有很大影响,随着网格尺 寸的减小,粒子的临界速度及扁平率逐渐减小,压缩率逐渐增大,利用插补法获得的网格尺寸为0时的铜粒子 临界速度、扁平率及压缩率与实验结果吻合很好。
基于小波包的爆炸容器振动分析
管永红, 胡八一, 黄超
2010, 30(5): 551-555. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-00551-05
摘要:
首先介绍了小波分析与小波包分析的原理和特点,然后给出了实际的爆炸容器振动的实验测试结 果,最后应用小波包分析计算了其振动分量的时频分布情况,并对时频分析结果进行了讨论。分析结果表明, 爆炸容器的振动信号能量分布处于较宽的频带范围,振动能量随时间变化的发展出现剧烈的变化,隔震沟衰 减了信号主要频带范围内97%的能量。
邻近爆破对矩形岩柱稳定性影响的突变理论分析
闫长斌, 王泉伟, 李国权, 符新阁, 左宇军
2010, 30(5): 556-560. doi: 10.11883/1001-1455(2010)05-0556-05
摘要:
运用突变理论,建立了邻近爆破扰动诱发矩形岩柱失稳的非线性动力学模型,导出了岩柱发生动 力失稳的充分必要条件。根据建立的尖点突变模型,分析了竖向压力、爆破扰动强度及频率对矩形岩柱失稳 机理的影响。结果表明:(1)借助突变理论分析邻近爆破扰动诱发岩柱失稳机理是可行的;(2)邻近爆破扰动 强度越大,岩柱越容易发生失稳破坏;(3)竖向荷载越大,满足岩柱失稳条件所对应的爆破扰动强度越小,岩柱 发生失稳的可能性越大;(4)岩柱发生动力失稳破坏,爆破扰动频率必须满足一定条件。