空间碎片防护结构优化设计理论模型

分析了空间碎片环境，提出了航天器对空间碎片的防护方案。对这种防护结构提出了优化设计模型     

受限空间爆炸碎片影响分析

受限空间油气泄漏爆炸会产生巨大的能量,爆炸碎片在抛射距离和抛射方位上具有很大随机性,引发的多米诺事故容易对设备和人员造成重大伤害。为了研究爆炸碎片的影响范围及对设备、人员伤害程度,以地下密闭涵道作为研究对象,考虑爆炸能量影响,采用ANSYS Autodyn模拟软件,重点对涵道覆盖物爆炸碎片进行模拟,定量分析了爆炸碎片的影响范围及在影响区域内对设备、人员造成的伤害程度。结果表明:运用Autodyn软件进行仿真,能够更加准确地得出爆炸碎片的抛射情况及影响范围; 在爆炸能量一定的情况下,碎片的大小是影响设备和人员受伤害程度的重要因素。     

空间碎片超高速碰撞的数值方法研究

应用非线性动力学数值仿真软件AUTODYN-2D对空间碎片的超高速碰撞问题进行模拟,研究不同数值计算方法和材料模型的适用范围,空间碎片形状对碎片云的影响,冲击相变等问题。结果表明,在研究超高速碰撞中普遍采用的SPH方法可以很好地模拟碎片云的情况,但是难以对冲击相变问题进行模拟,而采用侵蚀模型的拉格朗日方法可较好地反映冲击相变现象。Tilloston状态方程适用于描述冲击相变问题,包括汽化问题。Johnson-Cook强度模型用来对应变硬化、应变率硬化以及熔化等问题进行模拟。因此,在当速度足以使材料发生相变时,Tilloston状态方程和Johnson-Cook强度模型是比较好的选择。     

储罐爆炸碎片最可能抛射距离的Monte-Carlo(蒙特卡罗)数值模拟

在总结前人工作的基础上,推导了储罐爆炸碎片抛射距离的理论计算公式,并给出具体的计算方法;分析了计算参数的不确定性,同时介绍用Monte-Carlo方法模拟高压储罐爆炸时碎片抛射距离的算法;在数值模拟结果的基础上,计算了碎片抛射距离的分布函数和概率密度函数,引入最可能抛射距离的概念,并指出可以用此来确定碎片抛射的危害范围。该方法对于定量评价储罐爆炸碎片危害性,减缓和控制碎片产生的风险,具有重要的意义。     

民机非包容性转子失效危害防护设计研究

民用飞机的发动机转子非包容性失效给飞机的安全运行带来巨大的风险,为了将这种转子非包容性失效可能带来的危害降至最小,需要合理的评估碎片的危害水平,以及采取合理的安全预防措施。尽管在FAA(Federal Aviation Administration)用于评估碎片危害水平的UEDDAM(Uncontained Engine Debris Damage Analysis Model)软件工具中采用了加强防护设计以减少碎片危害,但是没有对具体的分析流程和碎片能量衰减的计算模型进行说明。为此,在现有的碎片危害分析方法的基础上,考虑到碎片在侵彻过程中会有能量衰减,分析了降低碎片危害的三种安全预防措施,通过对比确定了加强防护设计对于降低碎片危害的重要意义及其分析的流程。通过对飞机结构中关键区域定义的理解,明确了在飞机的不同部位需要采取不同的加强防护设计,并详细介绍了整体加强防护设计和局部加强防护设计的流程。     

基于蒙特卡洛法的储罐爆炸碎片冲击失效模型研究

为定量研究相邻储罐间爆炸碎片冲击的多米诺效应,基于蒙特卡洛方法建立爆炸碎片冲击失效模型。该模型共包括爆炸能量与碎片初始速度、考虑风速及碎片初始位置的碎片三维抛射轨迹、空气阻力、碎片冲击穿透等4个分步模型。基于上述模型,研究储罐爆炸后碎片的初始状态、抛射轨迹以及对相邻储罐的冲击效应。在数值模拟结果的基础上,用储罐最高允许工作压力代替泄放装置的泄压压力来计算爆炸压力,绘制碎片质量及初始速度的直方图,定量分析储罐间距对击中概率的影响。结果表明,热辐射、超压和碎片冲击3种能量作用方式均可能导致储罐间火灾爆炸事故多米诺现象发生,但爆炸碎片冲击导致相邻罐失效的概率较低。     

爆炸碎片撞击立式储罐数值模拟

爆炸碎片引发的事故是一种常见的化工园区多米诺效应事故形式。建立了立式拱顶罐的半结构模型以及球体、立方体、圆锥体三种形状的爆炸碎片模型,利用数值模拟,研究储罐在不同形状、速度、入射角的碎片撞击下破坏失效规律,以期更为准确地指导目标设备在多米诺效应事故参数影响下的风险评估。结果表明:罐壁Z轴方向最大位移绝对值随着碎片撞击速度的增大而降低,在相同碎片撞击速度相同的情况下,立方体碎片造成的罐壁Z轴方向最大位移绝对值最大;罐壁贯穿后的孔洞等效直径随入射角的增大而增大,碎片剩余速度随入射角的增大而减小;立方体碎片在贯穿罐壁过程中速度衰减最显著,所需贯穿能量最大。     

化工储罐间距和体积对爆炸碎片多米诺效应概率的影响

化工储罐爆炸后将产生大量碎片,这些抛射碎片一旦击中相邻罐体容易引发多米诺效应。碎片的抛射方位和抛射距离具有很大的随机性,已有研究多采用概率模型来描述碎片抛射的各分过程。通过总结和发展已有的分过程模型,建立了求取多米诺效应的综合概率模型,并基于蒙特卡罗算法编制了模拟软件,可对化工储罐多米诺效应的发生概率进行预测计算。选取若干常用化工球罐为相邻目标储罐进行实例分析,计算结果表明储罐间距和体积是影响多米诺效应发生概率的两个重要影响因素：随着距离的增大,多米诺效应发生概率不断减小;目标储罐体积越大,多米诺效应发生概率将越大。其中,爆炸碎片对目标储罐的击中概率受上述因素的影响程度更大。该文工作对化工储罐区的安全评价具有一定的参考价值。     

固引剂碎片安全风险监测与技术改良研究

为降低固引剂碎片伤害事件发生的概率,首先研究爆竹固引剂碎片致害机理,并采用风险矩阵法构建固引剂碎片风险评估方法;然后对200批次爆竹产品固引剂的质量安全进行风险监测预警;最后对固引剂组份及配比进行技术改良并实践验证。研究表明:爆竹固引剂碎片风险值为9,风险等级为中风险,属于大概率风险事件,风险程度为“严重级”。改良后的固引剂各项技术指标全部符合质量安全要求。     

化工装置定量风险评价初选方法的改进研究

对爆炸与火灾事故连锁效应进行了深入研究,利用超压模型、碎片穿透模型与热辐射通量模型建立了冲击波、碎片及热辐射破坏效应的连锁风险衰减系数。基于装置固有风险指标与事故连锁风险指标提出了化工装置定量风险评价的初选指标,并通过实例应用了该初选方法。该方法可为化工企业的风险评价与管理提供依据。     

空间结构施工中人为错误与对策

空间结构展示了一个国家建筑科技新成果和实力 ,由于建筑业的特殊性 ,其安全性备受关注。笔者阐述了空间结构的施工特点以及施工中人为错误的成因和对工程的影响 ,通过对人为错误与建筑风险造价关系的分析 ,提出了控制人为错误的对策为 :适当提高结构设计可靠度水平和加强施工过程的管理 ,减少人为错误的发生 ,对遏制工程质量事故具有指导意义。     

载人航天空间环境模拟试验安全与措施

载人航天空间环境模拟试验极其危险 ,为了确保参试航天员的生命安全 ,必须对模拟试验设备进行系统配套与完善 ,同时必须事先进行人员培训、制定详细的试验流程 ,进行严密的组织管理。为此 ,重点介绍了为确保参试航天员的安全 ,对试验设备所提出的技术要求 ,以及试验所涉及的训练、演习、试验组织管理等方面的安全措施。     

钢结构暨空间结构的抗火设计综述

钢结构暨空间结构是目前建筑结构的重要发展方向之一。因钢材对高温的敏感性 ,其防火、抗火性能的研究应是设计时考虑的重要因素。笔者简述了抗火与防火的概念及其区别 ;评估了国内外关于抗火设计的基本方法及优缺点 ;重点对整体结构有限元非线性抗火反应全过程分析方法进行了讨论。通过选择科学的抗火设计方法 ,将为经济、适用的防火设计提供重要的依据     

尾矿库溃坝泥石流相似模拟试验台设计及验证

泥石流是一种极具破坏力的地质灾害类型,而尾矿库溃坝形成的泥石流除产生巨大破坏力外,还会造成严重的环境污染问题,为了分析其流态演进过程设计了泥石流相似模型试验台。本尾矿库溃坝泥石流相似模拟试验台采用全透明技术以观察泥石流的流态演进过程,同时在传感器对应位置外侧固定量尺,以记录泥石流流动过程中泥深的动（泥石流淹没高程）静（泥石流结束后滞留泥浆高度）态变化。与现有技术相比具有5大优点,主要体现在弯度调节、坡度调节及闸门装置3大系统,并通过相似模型试验与前人研究成果对比,验证了此试验台的可行性,对完善矿山泥石流流体力学理论及矿山泥石流防灾减灾工作具有重要的科学价值及意义。     

白炽灯灯丝残骸微观形貌分析

本文模拟火灾中不同情况，制备普通白炽灯破坏的灯丝残骸，利用扫描电子显微镜（SEM）分析灯丝残骸的微观形貌，研究灯丝在不同情况下破坏的特征。发现通电状态下破坏的灯丝氧化严重，与未通电状态的灯丝具有明显的区别。即使经历了高温或火焰灼烧作用后，微观形貌特征仍具有明显的差别。根据这种微观特征可以判断火场中白炽灯的通电状态。     

基于GIS和信息量法的泥石流流域滑坡危险性评价

滑坡为泥石流提供重要的物质来源。分析泥石流流域内影响滑坡的各种因素,研究滑坡发生的条件与规律,能够为估计泥石流的发展趋势提供重要依据。选择四川省安县雎水镇4条泥石流沟作为研究区,利用GIS空间分析并结合信息量法,选取高程、坡度、坡向、植被覆盖类型、沟壑密度、地形湿度指数6个评价因子,进行滑坡危险性评价。评价结果显示:研究区滑坡易发生在高程小于1 000 m、坡度大于40°、沟壑密度5～7 km/km2、地形湿度指数为7.12～9.78、阴坡朝向和低植被覆盖的区域。中等危险度以上的区域包含79.39%的滑坡,并且随着危险度的增大,研究区单位面积上发生的滑坡面积也变大,其中,极高危险区内发生的滑坡面积占极高危险区面积的51.97%。     

泥石流危险度测试模型与多传感器监测系统

为较准确地预测泥石流的发生,达到防灾减灾的目的,建立一种将多种传感器感知的动态监测信息与地质环境信息相结合的泥石流危险度预测模型。根据泥石流的形成条件和演化机理,量化研究发生泥石流的临界降雨强度、临界倾斜角和临界泥砂堆积层高度。基于该模型,设计并制作由雨量、倾斜、物位3种传感器组成的多传感器监控系统。分析和试验结果表明:该模型和监控系统具有预测泥石流危险度的功能,摄取的信息较全面,准确性更高,时效性更强,置信度较高。     

利用SEM-EDS分析火场中白炽灯灯丝通电状态

该文模拟火灾现场中白炽灯破坏的不同情况,制备普通白炽灯在不同状态下破坏的灯丝残骸试样,利用扫描电子显微镜-X射线能谱仪分析灯丝残骸表面的微观形貌及其元素组成含量.研究发现,通电状态下被破坏的白炽灯灯丝表面与未通电破坏状态下灯丝表面的元素成分差异较大.经过高温或烟熏的作用,灯丝表面成分也有变化.鉴于不同破坏条件下灯丝表面成分及含量存在明显的差异,可以利用能谱分析的方法判断火场中白炽灯的通电状态.