• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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弹体侵彻混凝土靶体的尺寸效应分析
彭永, 卢芳云, 方秦, 吴昊, 李翔宇
2019, 39(11): 113301. doi: 10.11883/bzycj-2018-0402
由于混凝土靶体抗刚性弹侵彻实验大多基于缩比弹体展开,侵彻深度相似律是否成立显得尤为重要。在侵彻相似模型基础上,综合分析已有侵彻实验数据及经验公式,发现侵彻深度在通常情况下存在尺寸效应,且无量纲侵彻深度随弹体尺寸变大而增大。但如果模型以及原型实验中弹体与混凝土靶体(包括粗骨料)严格等比例设计,侵彻深度相似律是成立的。不变的骨料特征(粗骨料未随弹体尺寸缩放)是引起侵彻实验以及侵彻经验公式中尺寸效应的主要原因。为研究由粗骨料引起的侵彻尺寸效应,开发了混凝土二维细观有限元建模程序,细观数值实验成功地反映出了侵彻尺寸效应,考虑模拟尺寸效应后的侵彻公式能较好地预测不同尺寸侵彻实验。
关键词: 侵彻深度, 混凝土, 尺寸效应, 细观模型
较低应变率大应变条件下聚氨脂泡沫材料的动态力学性能实验
吴昊, 姜锡权
2011, 31(4): 392-396. doi: 10.11883/1001-1455(2011)04-0392-05
利用加长型分离式霍普金森压杆(入射杆长6000mm、子弹长800mm)研究聚氨脂泡沫材料在较 低应变率大应变条件一维应力状态下的动态力学性能,获得了约550s的长加载脉冲,得到了该材料在应变 率520s-1、应变0.15条件下的应力应变曲线,对较低应变率条件下,应变率与动态应力平衡之间的关联进行 了讨论。
关键词: 爆炸力学, 动态力学性能, 霍普金森压杆, 泡沫材料, 低应变率
小型高压引爆装置冲击电流简易测量方法
陈祎, 袁士伟, 吴昊, 王鹏, 林润山
2015, 35(1): 65-69. doi: 10.11883/1001-1455(2015)01-0065-05
依据脉冲放电电路的等效电路及其微分方程,采用Levenberg-Marquarat算法对主电容放电电压测试波形数据进行衰减系数识别,从而获得模拟电流波形。该方法克服了分流器法和Rogowski线圈法等直接测量小型高压引爆装置冲击电流时,因附加电路引起的电流波形失真。MATLAB模拟结果表明,该方法得到的电流模拟波形与真实电流波形拟合精度高,可用于直列式引信电子安全与解除保险装置和低能冲击片雷管的优化匹配设计。
关键词: 爆炸力学, Levenberg-Marquarat算法, 放电电流模拟, 小型高压引爆装置, 衰减系数
考虑靶背自由表面和开裂影响的刚性尖头弹贯穿金属靶板模型
肖云凯, 方秦, 吴昊, 孔祥振, 彭永
2016, 36(3): 359-369. doi: 10.11883/1001-1455(2016)03-0359-11
将靶体视为不可压缩材料,假定空腔膨胀产生塑性-弹性响应分区,构造了靶背自由表面效应的衰减函数。将衰减函数乘以可压缩幂次硬化材料的阻力方程,得到了弹体贯穿金属靶板的阻力函数。基于弹性衰减-塑性衰减-开裂3个阶段,建立了同时考虑靶体可压缩性、靶背自由表面和开裂影响的弹体贯穿有限厚金属靶板的分析模型,推导得出了弹体瞬时速度的解析方程,并采用数值方法计算得到了弹体的过载、瞬时速度和残余速度。通过与6组实验数据和已有模型的对比得到,当靶板厚度和弹体冲击速度在一定范围内时,需要考虑自由表面效应的影响。
关键词: 固体力学, 贯穿模型, 空腔膨胀理论, 自由表面效应, 刚性尖头弹, 金属靶板
爆炸荷载在圆截面桥梁墩柱上的分布规律
彭玉林, 吴昊, 方秦
2019, 39(12): 122201. doi: 10.11883/bzycj-2018-0317
墩柱是桥梁结构的主要承载构件,研究爆炸荷载在墩柱上的分布规律是分析爆炸荷载作用下桥梁结构动态响应的前提。以圆截面桥梁墩柱为研究对象,基于LS-DYNA软件建立了桥梁墩柱的有限元模型,综合考虑炸药当量、爆心高度、爆炸距离和墩柱直径等影响因素,基于数值模拟得到爆心高度低于0.3倍墩柱高度,比例距离为0.5~2.1 m/kg1/3和墩柱直径为0.15~1 m时,爆炸荷载冲量沿墩柱高度和横截面方向上的分布。结果表明:沿墩柱高度方向,地面爆炸或爆心高度为0.1倍柱高时,墩柱前表面冲量近似“单线性”分布,当爆心高度距地面0.2和0.3倍柱高时,墩柱前表面冲量近似“双线性”分布;沿横截面方向的平均净冲量与其前表面冲量之比为常数。基于上述爆炸荷载冲量分布规律,进一步提出了爆炸荷载作用在桥梁墩柱上总净冲量的计算方法,从而为桥梁墩柱抗爆响应分析与设计提供一定的理论基础。
关键词: 桥梁墩柱, 爆炸荷载, 圆形截面, 分布规律, 数值模拟
考虑刚性弹弹头形状的混凝土(岩石)靶体侵彻深度半理论分析
吴昊, 方秦, 龚自明
2012, 32(6): 573-580. doi: 10.11883/1001-1455(2012)06-0573-08
基于动力球型空腔膨胀理论和冲击成坑+钻孔区两阶段侵彻模型,以截卵形弹头弹体为例,运 用曲面积分,引入表征弹头形状和弹靶摩擦效应的量纲一系数、质量比和冲击因子,提出了综合考虑弹头形状 变化、成坑区深度、弹靶摩擦阻力的混凝土和岩石靶体的刚性弹垂直侵彻深度的计算公式。该公式在相关参 数取特殊值时,可退化为经典的侵彻深度计算公式。通过与8组不同弹头形状弹体冲击混凝土和岩石靶体的 侵彻实验数据、已有10个(半)经验公式计算结果对比,验证了本文公式的适用性。并结合实验和参数影响分 析,给出了混凝土和岩石靶体的弹靶摩擦系数和与冲击因子相关的不同弹头形状弹体成坑系数的建议值。
关键词: 爆炸力学, 侵彻深度, 动力球型空腔膨胀理论, 混凝土, 岩石, 冲击因子, 动能弹