爆炸荷载作用下岩石的变形与破坏研究(Ⅰ)

无论是矿山工程、隧道工程中钻孔爆破效率的提高、工程爆破领域爆破振动参数的预测,还是最近一系列高技术常规局部战争中钻地炸弹对地下坚固目标的破坏,在不考虑岩石中强爆炸引起的光子和电磁辐射等极端效应情况下,都亟待要求对岩石中爆炸引起的应力、变形及其它运动参数和破坏效应作出比较准确的评估。目前对此问题的研究尚只能达到大致的机理及景象的定性认识和描述,定量上的确定存在数量级的误差,尤其是爆炸和冲击的近区,误差更大。其原因在于岩石中爆炸产生的变形和破坏特征,不仅与作用时发生相应的物理及力学运动密切相关,而且强烈地受岩石自身构造缺陷水平及其变化的制约。本文概述了爆炸作用下岩石的动力变形与破坏研究之现状。研究中考虑了岩石的构造特点及其对基本力学性状的影响,并简述了其研究的新趋向。     

舰船波浪载荷响应特性及砰击载荷影响因素分析

目的 获取波浪载荷特征,提供准确的设计载荷输入,为舰船结构设计服务。方法 采用波浪载荷水池模型试验和理论预报对比的方法,给出波浪载荷传递函数响应曲线,验证理论预报结果的正确性。基于长期预报结果,分析波浪载荷沿船长的分布规律,通过改变超越概率和舰船装载状态,研究二者对波浪载荷的影响。基于模型试验结果,阐释航速引起的砰击弯矩的变化规律。之后,通过改变舷侧外伸平台的宽度、角度、高度等参数,分析参数变化对砰击载荷的影响,揭示波浪载荷的变化规律。结果 模型试验结果同理论预报结果吻合较好。垂向剪力、扭矩长期预报结果沿船长呈现双峰值形状,垂向弯矩和水平弯矩长期预报结果沿船长呈现抛物线形状,波浪载荷长期预报结果随超越概率呈大致线性变化关系。大波高、高航速试验工况下,船体弯矩呈现特别明显的非线性特征,舷侧外伸平台宽度越大、角度越小、高度越低,砰击载荷就越严重。结论 波高、航速等对砰击弯矩的影响显著,舰船在使用过程中,若要减少砰击的发生,可考虑规避大浪和主动减速。在舰船结构设计阶段,若要减小舷侧外伸平台产生的砰击载荷分量,应从平台的大小、位置、角度等参数的设计确定入手。     

变温环境下典型胶黏剂对光纤光栅传感器应变传递特性的影响

目的 验证粘贴式FBG传感器对宽温度环境的适应性。方法 通过高低温循环试验研究温度对传感性能的影响。对FBG传感器安装参数进行分析和优化设计,用353ND、UHU PLUS、ergo 5800和502等4种胶黏剂在铝合金表面粘贴安装FBG传感器,制成FBG测试样件。对测试样件进行高低温循环测试,测试试验前后FBG的传感性能,分析高低温循环对FBG传感性能的影响情况。结果 高低温循环后,FBG传感器中心波长产生了0.015～0.642 nm偏移,传感器灵敏度下降范围为0.563%～2.07%。结论 在实际选择FBG传感器胶黏剂时,需特别关注胶黏剂的温度适用范围参数,以减少胶黏剂温度适应性对测试结果的影响,提高测量精度。     

紫下大桥安全检测与评价方法研究

钢桥因具有跨径大、承载能力强、施工工期短等特点,被世界各国广泛采用,但在使用过程中,由于重载甚至超载车辆的反复作用、自然灾害的侵袭及交通事故等人为因素的作用,经常造成桥梁损伤和局部破坏,导致桥梁承载能力和耐久性的降低,甚至影响到运营的安全。本文建立了钢拱桥的健康检测和安全评价方法,采用防腐涂层厚度测定、结合强度测定、无损探伤和动静载荷试验等手段对紫下大桥健康状况进行了检测,采用不确定层次分析法对大桥进行了安全评价,提出了处理意见和措施,为既有钢拱桥的健康检测、评价和维护积累了有益的资料。     

砂泥岩地基大直径灌注桩竖向承载力试验研究

以某电厂桩基础为工程依托,进行了两试桩竖向静载荷试验,探讨了砂泥岩地基大直径灌注桩的荷载传递机理和竖向承载特性。试验结果表明,砂泥岩地基大直径灌注桩在极限荷载作用达到稳定的情况下,荷载由桩侧阻力与桩端阻力共同承担,但表现出很强的摩擦桩特征,桩侧阻力的发挥取决于桩土相对位移,对于不同的土层,桩侧摩阻力达到极限时所对应的桩土之间相对位移不尽相同。针对试验结果,根据上部结构对基础沉降的要求,以桩顶沉降量来控制桩的竖向承载力,并提出了简化的计算公式,该公式考虑了桩土相对位移对桩侧阻力发挥的影响。     

基于路面激励的Adams车身柔性体影响研究

本文基于悬架三自由度简化模型进行了路面传递函数的计算，并选择了典型特殊路面--随机比利时路面、非随机离散低频扭曲路面和非随机高频离散路面振动路对轮心载荷进行了计算。各路面轮心理论计算结果与VPG路面分析结果对比均在可接受范围内，说明了简化模型及轮心载荷理论公式的可用性和指导性。基于此公式，计算了车身柔性体变化导致的轮心载荷变化情况，从理论上看到各特征路面均有此规律：车身柔性体刚度越大则轮心载荷越大，因此，为更真实模拟车身变形情况，建议使用完整的TB柔性体模型。     

球形爆炸冲击波正面作用下人体头部损伤规律的数值模拟

在军事行动、恐怖袭击和工业事故等爆炸事件中，爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一。为了阐明冲击波损伤规律及头部承受冲击波损伤阈值，针对不同冲击波入射压力对人体颅脑不同部位的损伤规律进行了研究。建立了头部三维有限元模型，验证了其有效性。建立了冲击波-头部流固耦合模型，在大脑表面沿正中矢状面选取5个特征点，对头部分别在1 000 kPa、800 kPa、600 kPa、400 kPa、300 kPa、200 kPa、100 kPa和50 kPa入射冲击波作用下的损伤情况进行分析。在球形冲击波的作用下，颅骨分散冲击波，为脑组织提供防护；冠状面前侧的特征点受压，后侧特征点受拉；入射冲击波超压大于600 kPa时，距离爆源越近的特征点压力越大，距离爆源越远的特征点压力越小；造成颅脑组织80%严重损伤的入射冲击波超压临界值约为137 kPa。     

水下航行器复合材料耐压壳优选设计研究

目的 提升水下航行器潜深,将复合材料代替高强度钢材料用于水下航行器的耐压结构,对该结构开展优选设计研究,探究其提升耐压壳的极限潜深与降低结构质量的能力。方法 采用分步选优的设计方法对复合材料耐压壳体进行优选。在进行耐压壳体的优选时,考虑铺层百分比、角度、厚度对壳体的稳定性和极限载荷的影响。在进行环肋形式的优选时,从肋骨受力情况出发,考虑肋骨铺层形式对于稳定性的影响。结果 在耐压壳厚度相同的情况下,通过壳体铺层优选,复合材料耐压壳体的失稳压力提升在56.06%以上。在进行肋骨优选后,极限潜深相较于“海狼”级潜艇提升约26.67%,且复合材料耐压壳相较于高强度钢耐压壳质量减轻在80%左右。结论 通过分步优选的方法,可以得到该水下航行器耐压壳的主壳体铺层形式为[0/±45/0/0/±45/0/90/0]s,单层厚度为1.5 mm。环肋形式为T形,环肋面板与腹板均采用环向铺设。