2015年 35卷 第4期
2015, 35(4): 449-453.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0449-05
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为实现爆轰产物组成和爆轰参数的计算，采用拉格朗日乘数法和牛顿迭代的方法预测爆轰产物组成，利用BKW状态方程预测爆轰参数，在0~600 GPa和300~15 000 K压力温度范围内选取金刚石作为碳的生成相；对爆轰产物系统采用最小自由能原理，结合牛顿迭代法求解爆轰产物的化学平衡方程组；对BKW状态方程参数提出修订，取α=0.5，β=0.298，θ=6 620，κ=9.50；采用自编程序实现计算过程。使用此方法和Hugoniot关系计算密度为1.77 g/cm3的PETN爆轰CJ点爆轰参数验证计算精度，结果显示计算与实验结果的误差均小于1%。利用此方法结合Hugoniot关系预测出爆轰CJ点的产物密度为2.43 g/cm3。
为实现爆轰产物组成和爆轰参数的计算，采用拉格朗日乘数法和牛顿迭代的方法预测爆轰产物组成，利用BKW状态方程预测爆轰参数，在0~600 GPa和300~15 000 K压力温度范围内选取金刚石作为碳的生成相；对爆轰产物系统采用最小自由能原理，结合牛顿迭代法求解爆轰产物的化学平衡方程组；对BKW状态方程参数提出修订，取α=0.5，β=0.298，θ=6 620，κ=9.50；采用自编程序实现计算过程。使用此方法和Hugoniot关系计算密度为1.77 g/cm3的PETN爆轰CJ点爆轰参数验证计算精度，结果显示计算与实验结果的误差均小于1%。利用此方法结合Hugoniot关系预测出爆轰CJ点的产物密度为2.43 g/cm3。
2015, 35(4): 454-458.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0454-05
摘要:
采用接触角测定仪测定了添加不同助剂的黏结剂溶液表面张力，以及在RDX炸药颗粒表面的接触角，通过扫描电镜图像、X射线能谱和样品的机械感度评价样品的表面包覆情况。分析了铺展系数、黏附功与包覆度、特性落高的关系，发现包覆度随铺展系数的增大而增大，随黏附功的增大而减小，说明铺展系数越大、黏附功越小，对润湿包覆越有利。且包覆度越大，特性落高越大，机械感度越低。扫描电镜研究结果表明，包覆后样品表面有一层均匀的橡胶薄膜。XPS分析结果表明，未添加助剂时的包覆度为16.85%，添加增黏剂和表面活性剂后样品包覆度可提高到95.41%。机械感度结果也表明，添加合适的助剂后特性落高由11.47 cm提高到25.12 cm，摩擦感度也明显降低。
采用接触角测定仪测定了添加不同助剂的黏结剂溶液表面张力，以及在RDX炸药颗粒表面的接触角，通过扫描电镜图像、X射线能谱和样品的机械感度评价样品的表面包覆情况。分析了铺展系数、黏附功与包覆度、特性落高的关系，发现包覆度随铺展系数的增大而增大，随黏附功的增大而减小，说明铺展系数越大、黏附功越小，对润湿包覆越有利。且包覆度越大，特性落高越大，机械感度越低。扫描电镜研究结果表明，包覆后样品表面有一层均匀的橡胶薄膜。XPS分析结果表明，未添加助剂时的包覆度为16.85%，添加增黏剂和表面活性剂后样品包覆度可提高到95.41%。机械感度结果也表明，添加合适的助剂后特性落高由11.47 cm提高到25.12 cm，摩擦感度也明显降低。
2015, 35(4): 459-466.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0459-08
摘要:
砖墙在爆炸冲击震动作用下的动力反应非常复杂，本构关系很难精确建立。本文阐述了砖墙几种常用的有限元模拟方法，分析各种方法的优缺点，确定采用一种砖块和砂浆分开的精细化建模的三维砖墙有限元模型；通过LS-DYNA软件，得到砖墙在水平爆炸冲击震动荷载下的破坏过程，计算结果与实验现象很好。研究表明：该种分析模型综合考虑了砖块和砂浆之间复杂的相互作用，并且对砂浆层进行了单独建模，保证了砖墙在数值模拟上的真实性和正确性，因此可以准确地模拟出实验中砖块之间砂浆层的损伤积累破坏。
砖墙在爆炸冲击震动作用下的动力反应非常复杂，本构关系很难精确建立。本文阐述了砖墙几种常用的有限元模拟方法，分析各种方法的优缺点，确定采用一种砖块和砂浆分开的精细化建模的三维砖墙有限元模型；通过LS-DYNA软件，得到砖墙在水平爆炸冲击震动荷载下的破坏过程，计算结果与实验现象很好。研究表明：该种分析模型综合考虑了砖块和砂浆之间复杂的相互作用，并且对砂浆层进行了单独建模，保证了砖墙在数值模拟上的真实性和正确性，因此可以准确地模拟出实验中砖块之间砂浆层的损伤积累破坏。
2015, 35(4): 467-472.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0467-06
摘要:
大孔径静态破碎与传统静态破碎有着显著的不同。利用电测法测量了直径40和100 mm钢管中的破碎剂膨胀压力和温度，对比分析了两种工况下的不同现象。实验表明，孔径的增加能够提高膨胀压力，加快反应速度。基于实验的数据，利用有限元方法计算了静态破碎时钻孔周围岩石介质中的应力分布。基于实验数据和有限元数值计算结果，使用数据拟合方法对静态破碎时岩石中的应力分布弹性模型进行修正，得到了应力分布方程。利用该方程推导的布孔参数计算公式，适合运用于实际工程之中。
大孔径静态破碎与传统静态破碎有着显著的不同。利用电测法测量了直径40和100 mm钢管中的破碎剂膨胀压力和温度，对比分析了两种工况下的不同现象。实验表明，孔径的增加能够提高膨胀压力，加快反应速度。基于实验的数据，利用有限元方法计算了静态破碎时钻孔周围岩石介质中的应力分布。基于实验数据和有限元数值计算结果，使用数据拟合方法对静态破碎时岩石中的应力分布弹性模型进行修正，得到了应力分布方程。利用该方程推导的布孔参数计算公式，适合运用于实际工程之中。
2015, 35(4): 473-481.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0473-09
摘要:
为了降低结构的初始载荷、增加有效塑性变形面积，进而提高其吸能效率，研究一种以新型的预折纹管，在普通管的管壁上引入特别设计的折角。基于有限元软件ABAQUS/EXPLICIT的数值分析验证了预折纹在低速冲击载荷作用下可以引导预期的大变形模式，预折纹管的这种大变形模式相较于普通方管的对称变形模式有更低峰值载荷和更高的平均载荷。通过低速落锤实验获得了与有限元模拟结果相似的载荷-位移曲线和变形模式，验证了数值结果的可信性和预折纹方管的高效吸能特点。
为了降低结构的初始载荷、增加有效塑性变形面积，进而提高其吸能效率，研究一种以新型的预折纹管，在普通管的管壁上引入特别设计的折角。基于有限元软件ABAQUS/EXPLICIT的数值分析验证了预折纹在低速冲击载荷作用下可以引导预期的大变形模式，预折纹管的这种大变形模式相较于普通方管的对称变形模式有更低峰值载荷和更高的平均载荷。通过低速落锤实验获得了与有限元模拟结果相似的载荷-位移曲线和变形模式，验证了数值结果的可信性和预折纹方管的高效吸能特点。
2015, 35(4): 482-488.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0482-07
摘要:
通过Ø30 mm杀爆燃弹外场炮击实验，模拟车辆、装备油箱被炮火击中后二次爆炸场景，采用高速照相机、红外热成像仪分别记录引爆柴油过程和爆炸火球的温度场，对比评估普通柴油、含水型柴油和抑爆型柴油的爆炸特性。实验结果显示：炮弹射击油箱瞬间，柴油液滴被抛撒出油箱，与空气快速混合形成气溶胶，并在炸药能量作用下引发爆炸，形成爆炸火球；不同类型柴油的爆炸火球均经历3个发展阶段，但其尺寸、扩展速率和表面温度等有较大差别，普通柴油和含水型柴油的火球这3个参数比较接近，都大于抑爆型柴油；含水型柴油的油箱毁伤容积为108.00 dm3，远高于普通柴油的57.65 dm3和抑爆型柴油的38.15 dm3。研究表明，抑爆柴油中的高分子聚合物能起到较好的抑爆作用。
通过Ø30 mm杀爆燃弹外场炮击实验，模拟车辆、装备油箱被炮火击中后二次爆炸场景，采用高速照相机、红外热成像仪分别记录引爆柴油过程和爆炸火球的温度场，对比评估普通柴油、含水型柴油和抑爆型柴油的爆炸特性。实验结果显示：炮弹射击油箱瞬间，柴油液滴被抛撒出油箱，与空气快速混合形成气溶胶，并在炸药能量作用下引发爆炸，形成爆炸火球；不同类型柴油的爆炸火球均经历3个发展阶段，但其尺寸、扩展速率和表面温度等有较大差别，普通柴油和含水型柴油的火球这3个参数比较接近，都大于抑爆型柴油；含水型柴油的油箱毁伤容积为108.00 dm3，远高于普通柴油的57.65 dm3和抑爆型柴油的38.15 dm3。研究表明，抑爆柴油中的高分子聚合物能起到较好的抑爆作用。
2015, 35(4): 489-495.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0489-07
摘要:
在先前混凝土三维细观模型和块石遮弹层三维模型研究的基础上，研究了小直径炸弹侵彻条件下，刚玉块石遮弹层的抗侵彻性能。重点分析了弹体侵彻条件对侵彻深度和弹体偏转角度的影响以及遮弹层构造参数对侵彻结果的影响；详细探讨了弹体命中速度、命中角度和弹着点位置，以及刚玉块石大小、体积率和填充混凝土强度对遮弹层抗侵彻性能的影响。与普通块石遮弹层相比，刚玉块石混凝土复合遮弹层具有更好的抗弹体侵彻性能。
在先前混凝土三维细观模型和块石遮弹层三维模型研究的基础上，研究了小直径炸弹侵彻条件下，刚玉块石遮弹层的抗侵彻性能。重点分析了弹体侵彻条件对侵彻深度和弹体偏转角度的影响以及遮弹层构造参数对侵彻结果的影响；详细探讨了弹体命中速度、命中角度和弹着点位置，以及刚玉块石大小、体积率和填充混凝土强度对遮弹层抗侵彻性能的影响。与普通块石遮弹层相比，刚玉块石混凝土复合遮弹层具有更好的抗弹体侵彻性能。
2015, 35(4): 496-500.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0496-05
摘要:
利用有限元方法，通过数值模拟得到爆炸密封铝、铜封管密封所需炸药药量；在此基础上，利用光滑粒子法对爆炸密封模型进行优化，分析炸药、保护外壳等形状等对封管密封性能的影响。基于对计算结果的分析，确定实验模型。实验回收结果和数值模拟结果符合较好，表明数值模拟结果对实验设计有指导作用。
利用有限元方法，通过数值模拟得到爆炸密封铝、铜封管密封所需炸药药量；在此基础上，利用光滑粒子法对爆炸密封模型进行优化，分析炸药、保护外壳等形状等对封管密封性能的影响。基于对计算结果的分析，确定实验模型。实验回收结果和数值模拟结果符合较好，表明数值模拟结果对实验设计有指导作用。
2015, 35(4): 501-506.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0501-06
摘要:
冲击加速度测试过程中信号存在低速、中速和高速变化的特点，采用固定采样频率完成整个测试过程的参数测试是不合理的，为了减少数据冗余、保证信号无失真恢复，在改变ADC采样频率的变频采样策略基础上，提出一种数字变频采样策略。使用两片存储器，以高速采样频率得到充足数据源并且以同样频率写入存储器1，根据信号变化特征改变存储器2的地址推进频率，对存储器1里的数据进行抽点存储，实现变频采样。经过Hopkinson杆上的冲击测试，变频测量系统具有抗冲击可靠性。仿真和测试表明，变频采样方法可以有效解决采样频率、数据容量之间的矛盾。
冲击加速度测试过程中信号存在低速、中速和高速变化的特点，采用固定采样频率完成整个测试过程的参数测试是不合理的，为了减少数据冗余、保证信号无失真恢复，在改变ADC采样频率的变频采样策略基础上，提出一种数字变频采样策略。使用两片存储器，以高速采样频率得到充足数据源并且以同样频率写入存储器1，根据信号变化特征改变存储器2的地址推进频率，对存储器1里的数据进行抽点存储，实现变频采样。经过Hopkinson杆上的冲击测试，变频测量系统具有抗冲击可靠性。仿真和测试表明，变频采样方法可以有效解决采样频率、数据容量之间的矛盾。
2015, 35(4): 507-512.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0507-06
摘要:
通过高速液压伺服材料试验机进行金属材料的中等应变率动态拉伸力学性能测试。为获取精确的动态拉伸载荷数据，提出了一种拉伸载荷的间接测量方法，在不改变试验机原有结构的情况下，解决了试验机自带载荷传感器测试数据在塑性段振荡导致材料真正动力学行为被掩盖的问题；通过数字图像相关的非接触测量方式进行动态拉伸应变的测量。实验验证表明，提出的载荷和应变测试方法可实现金属材料动态拉伸试验中的力学性能参数测试。
通过高速液压伺服材料试验机进行金属材料的中等应变率动态拉伸力学性能测试。为获取精确的动态拉伸载荷数据，提出了一种拉伸载荷的间接测量方法，在不改变试验机原有结构的情况下，解决了试验机自带载荷传感器测试数据在塑性段振荡导致材料真正动力学行为被掩盖的问题；通过数字图像相关的非接触测量方式进行动态拉伸应变的测量。实验验证表明，提出的载荷和应变测试方法可实现金属材料动态拉伸试验中的力学性能参数测试。
2015, 35(4): 513-519.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0513-07
摘要:
为了研究铝氧比对含铝炸药在混凝土介质中爆炸性能的影响，采用数值模拟与实验相结合的方法，针对铝氧比分别为0、0.257、0.632的含铝炸药，利用AUTODYN有限元程序建立计算模型，计算了柱形装药在混凝土介质中的爆炸破坏过程，并且得到了在比例距离为2.5~10的范围内，3种含铝炸药爆炸形成的冲击波压力时程曲线。计算结果表明：冲击波峰值压力的衰减指数随炸药的铝氧比增大而减小，衰减指数分别为2.1、1.71、1.60；另外，当含铝炸药的铝氧比为0.257时比冲击波能最大。
为了研究铝氧比对含铝炸药在混凝土介质中爆炸性能的影响，采用数值模拟与实验相结合的方法，针对铝氧比分别为0、0.257、0.632的含铝炸药，利用AUTODYN有限元程序建立计算模型，计算了柱形装药在混凝土介质中的爆炸破坏过程，并且得到了在比例距离为2.5~10的范围内，3种含铝炸药爆炸形成的冲击波压力时程曲线。计算结果表明：冲击波峰值压力的衰减指数随炸药的铝氧比增大而减小，衰减指数分别为2.1、1.71、1.60；另外，当含铝炸药的铝氧比为0.257时比冲击波能最大。
2015, 35(4): 520-526.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0520-07
摘要:
为了研究水下连续爆炸声信号的特征，利用Mallat算法，采用离散小波变换对水下连续爆炸声信号进行了分层提取分析，讨论了水下连续爆炸声信号在各频带的能量分布状况，采用Welch方法实现了对水下连续爆炸声信号的功率谱特征提取，并采用离散小波变换对声信号进行时频谱特性分析。结果表明，水下连续爆炸声信号具有很强的声功率，声压级可以达到190 dB以上，声持续时间较长，频率范围宽、声信号的能量主要集中在频率48 kHz以下，其中在低频段能量更大，这些特点使其有望成为水声干扰源。
为了研究水下连续爆炸声信号的特征，利用Mallat算法，采用离散小波变换对水下连续爆炸声信号进行了分层提取分析，讨论了水下连续爆炸声信号在各频带的能量分布状况，采用Welch方法实现了对水下连续爆炸声信号的功率谱特征提取，并采用离散小波变换对声信号进行时频谱特性分析。结果表明，水下连续爆炸声信号具有很强的声功率，声压级可以达到190 dB以上，声持续时间较长，频率范围宽、声信号的能量主要集中在频率48 kHz以下，其中在低频段能量更大，这些特点使其有望成为水声干扰源。
2015, 35(4): 527-535.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0527-09
摘要:
使用分离式霍布金森压杆(SHPB)对2种TC4(Ti-6Al-4V)试样(单边剪切试样与双边剪切试样)在应变率104 s-1下进行动态剪切加载，利用SIM D8高速照相系统捕捉了绝热剪切带扩展的整个历程，得到了TC4在拍照时刻的应力应变曲线；使用金相显微镜和SEM扫描电镜对TC4绝热剪切带的微观形貌进行观察，发现绝热剪切带宽度为5~12 μm，断口从韧窝断裂演变为解理断裂，可观测到韧窝状与河流花样断口形貌，但是并未看到相变的发生；对2种试样就产生绝热剪切带的形式与敏感性进行了分析，实验表明双边试样更易产生绝热剪切带；通过高速照相系统的标定换算，得到TC4绝热剪切带产生的临界剪切应变在78%~88%之间。在SHPB动态加载条件下，TC4绝热剪切带的扩展速度在460~1 250 m/s之间，且应变率越高，剪切带扩展越快，扩展平均速度与名义应变率近似呈线性关系；另外，在同一加载速率下，剪切带并不是匀速扩展，其扩展速度随载荷的增加而不断增加。
使用分离式霍布金森压杆(SHPB)对2种TC4(Ti-6Al-4V)试样(单边剪切试样与双边剪切试样)在应变率104 s-1下进行动态剪切加载，利用SIM D8高速照相系统捕捉了绝热剪切带扩展的整个历程，得到了TC4在拍照时刻的应力应变曲线；使用金相显微镜和SEM扫描电镜对TC4绝热剪切带的微观形貌进行观察，发现绝热剪切带宽度为5~12 μm，断口从韧窝断裂演变为解理断裂，可观测到韧窝状与河流花样断口形貌，但是并未看到相变的发生；对2种试样就产生绝热剪切带的形式与敏感性进行了分析，实验表明双边试样更易产生绝热剪切带；通过高速照相系统的标定换算，得到TC4绝热剪切带产生的临界剪切应变在78%~88%之间。在SHPB动态加载条件下，TC4绝热剪切带的扩展速度在460~1 250 m/s之间，且应变率越高，剪切带扩展越快，扩展平均速度与名义应变率近似呈线性关系；另外，在同一加载速率下，剪切带并不是匀速扩展，其扩展速度随载荷的增加而不断增加。
2015, 35(4): 536-540.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0536-05
摘要:
为了解决现行爆炸复合装药方式落后及炸药爆炸的能量利用率极低的问题，使用了一种保证装药质量的蜂窝结构炸药，并将该蜂窝结构炸药应用于一次起爆可复合二块复合板的双面爆炸复合技术。进行了7 mm厚的蜂窝结构炸药用于3 mm厚的不锈钢板和16 mm厚的Q235钢板的双面爆炸复合实验；并计算得到了复板碰撞速度的上下限及2组实验中复板的碰撞速度。由于受到蜂窝材料和双面复板的多向约束，炸药的临界厚度显著降低，乳化炸药在5 mm厚度时仍可以稳定爆轰。研究结果表明：和现行的单面爆炸复合相比，在复合相同数量复合板的情况下，采用蜂窝结构炸药的双面爆炸复合技术中，炸药的使用量节省了77%，炸药的能量利用率得到显著提高；计算与实验结果一致性较好。
为了解决现行爆炸复合装药方式落后及炸药爆炸的能量利用率极低的问题，使用了一种保证装药质量的蜂窝结构炸药，并将该蜂窝结构炸药应用于一次起爆可复合二块复合板的双面爆炸复合技术。进行了7 mm厚的蜂窝结构炸药用于3 mm厚的不锈钢板和16 mm厚的Q235钢板的双面爆炸复合实验；并计算得到了复板碰撞速度的上下限及2组实验中复板的碰撞速度。由于受到蜂窝材料和双面复板的多向约束，炸药的临界厚度显著降低，乳化炸药在5 mm厚度时仍可以稳定爆轰。研究结果表明：和现行的单面爆炸复合相比，在复合相同数量复合板的情况下，采用蜂窝结构炸药的双面爆炸复合技术中，炸药的使用量节省了77%，炸药的能量利用率得到显著提高；计算与实验结果一致性较好。
2015, 35(4): 541-546.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0541-06
摘要:
针对本文中提出的一种异形杆结构设计方案，建立爆轰驱动异形杆动力学模型，利用ANSYS/LS-DYNA对爆轰驱动异形杆的运动过程进行了数值模拟，获得了爆炸作用结束后产生塑性变形的异形杆模型及初速度。爆炸作用后异形杆在空气流场中运动只产生弹性变形，将杆视为柔性体，运用ADAMS软件对异形杆在空气阻力作用下的运动过程进行了数值模拟。分析结果表明，将异形杆视为柔性体，考虑爆轰作用引起的杆条塑性变形这一数值算法能更准确地描述爆轰驱动异形杆在空气阻力作用下的运动规律。
针对本文中提出的一种异形杆结构设计方案，建立爆轰驱动异形杆动力学模型，利用ANSYS/LS-DYNA对爆轰驱动异形杆的运动过程进行了数值模拟，获得了爆炸作用结束后产生塑性变形的异形杆模型及初速度。爆炸作用后异形杆在空气流场中运动只产生弹性变形，将杆视为柔性体，运用ADAMS软件对异形杆在空气阻力作用下的运动过程进行了数值模拟。分析结果表明，将异形杆视为柔性体，考虑爆轰作用引起的杆条塑性变形这一数值算法能更准确地描述爆轰驱动异形杆在空气阻力作用下的运动规律。
2015, 35(4): 547-554.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0547-08
摘要:
质点峰值振动速度(PPV)是爆破开挖扰动的重要指标，研究确定岩体临界损伤PPV对爆破损伤控制具有重要意义。以溪洛渡水电站640 m高程马道下边坡岩体的爆破开挖为工程背景，依据岩体跨孔声波测试结果，采用基于LS-DYNA的二次开发技术对保留岩体的损伤演化过程进行了数值模拟，结合数值模拟结果研究了爆破近区PPV的分布特征及其与损伤程度的对应关系，结果表明PPV存在门槛值，当PPV大于该值时，岩体的损伤变量从零开始迅速增加至0.8左右，之后随着PPV的增大，损伤增长速度明显减慢，直至岩体完全损伤；分别基于岩体的损伤度、最大拉应力的PPV判据以及近区拉应力峰值与PPV的统计关系等3种方法确定岩体临界损伤PPV，从定量衡量损伤区范围看，常用的基于最大拉应力的PPV判据确定的临界损伤PPV偏小，而其余2种方法确定的临界损伤PPV相对精确。
质点峰值振动速度(PPV)是爆破开挖扰动的重要指标，研究确定岩体临界损伤PPV对爆破损伤控制具有重要意义。以溪洛渡水电站640 m高程马道下边坡岩体的爆破开挖为工程背景，依据岩体跨孔声波测试结果，采用基于LS-DYNA的二次开发技术对保留岩体的损伤演化过程进行了数值模拟，结合数值模拟结果研究了爆破近区PPV的分布特征及其与损伤程度的对应关系，结果表明PPV存在门槛值，当PPV大于该值时，岩体的损伤变量从零开始迅速增加至0.8左右，之后随着PPV的增大，损伤增长速度明显减慢，直至岩体完全损伤；分别基于岩体的损伤度、最大拉应力的PPV判据以及近区拉应力峰值与PPV的统计关系等3种方法确定岩体临界损伤PPV，从定量衡量损伤区范围看，常用的基于最大拉应力的PPV判据确定的临界损伤PPV偏小，而其余2种方法确定的临界损伤PPV相对精确。
2015, 35(4): 555-560.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0555-06
摘要:
以白鹤滩水电站柱状节理玄武岩为研究对象，根据现场的柱状节理分布统计资料生成数值模型，模拟边坡开挖轮廓爆破下柱状节理岩体的开裂过程。结果表明：轮廓爆破时，柱状节理面对岩体裂纹的发展起着导向和控制作用；爆炸荷载作用下炮孔周围的节理面首先张开，然后裂缝沿着炮孔连心线附近的节理面扩展，最后形成贯通的由大量柱状节理面连接而成的裂缝；预裂爆破条件下，预裂缝宽度先增大后减少，最后达到稳定的开度，而且预裂爆破在柱状节理岩体中产生的裂纹范围比光面爆破产生的大。
以白鹤滩水电站柱状节理玄武岩为研究对象，根据现场的柱状节理分布统计资料生成数值模型，模拟边坡开挖轮廓爆破下柱状节理岩体的开裂过程。结果表明：轮廓爆破时，柱状节理面对岩体裂纹的发展起着导向和控制作用；爆炸荷载作用下炮孔周围的节理面首先张开，然后裂缝沿着炮孔连心线附近的节理面扩展，最后形成贯通的由大量柱状节理面连接而成的裂缝；预裂爆破条件下，预裂缝宽度先增大后减少，最后达到稳定的开度，而且预裂爆破在柱状节理岩体中产生的裂纹范围比光面爆破产生的大。
2015, 35(4): 561-566.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0561-06
摘要:
基于带化学反应的二维Euler方程，对圆柱形爆轰波的直接起爆和传播过程进行了二维数值模拟研究，拟分析起爆条件和初始压强对圆柱形爆轰波形成和传播的影响。研究发现，圆柱形爆轰波起爆成功向外传播的过程中，新的三波结构的生成标志着爆轰波进入稳定传播阶段。在起爆能量足够的情况下，起爆半径(曲率)的大小决定着三波结构初始形成时的数目和传播半径，起爆压强对其基本不产生影响；起爆半径大(曲率小)时，三波结构初始形成时的传播半径大、数目多，圆柱形爆轰波进入稳定传播阶段的传播距离长；数值模拟中，初始压强的提高，有助于圆柱形爆轰在较短的传播距离内进入稳定传播阶段。
基于带化学反应的二维Euler方程，对圆柱形爆轰波的直接起爆和传播过程进行了二维数值模拟研究，拟分析起爆条件和初始压强对圆柱形爆轰波形成和传播的影响。研究发现，圆柱形爆轰波起爆成功向外传播的过程中，新的三波结构的生成标志着爆轰波进入稳定传播阶段。在起爆能量足够的情况下，起爆半径(曲率)的大小决定着三波结构初始形成时的数目和传播半径，起爆压强对其基本不产生影响；起爆半径大(曲率小)时，三波结构初始形成时的传播半径大、数目多，圆柱形爆轰波进入稳定传播阶段的传播距离长；数值模拟中，初始压强的提高，有助于圆柱形爆轰在较短的传播距离内进入稳定传播阶段。
2015, 35(4): 567-575.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0567-09
摘要:
利用常规Hopkinson杆实验装置和改进的Hopkinson杆实验装置对泡沫铝试件进行冲击压缩实验，同时用高速摄影装置对实验过程进行全程跟踪拍摄。通过改变冲击速度，观测到了3种不同的变形模式。将得到的高速摄影图像用数字图像相关方法进行分析，讨论了3种模式下全场应变不同的发展过程，并依此讨论应力的不均匀性，为研究不同冲击速度下变形不均匀对泡沫铝动态力学行为的影响提供了新的方法。
利用常规Hopkinson杆实验装置和改进的Hopkinson杆实验装置对泡沫铝试件进行冲击压缩实验，同时用高速摄影装置对实验过程进行全程跟踪拍摄。通过改变冲击速度，观测到了3种不同的变形模式。将得到的高速摄影图像用数字图像相关方法进行分析，讨论了3种模式下全场应变不同的发展过程，并依此讨论应力的不均匀性，为研究不同冲击速度下变形不均匀对泡沫铝动态力学行为的影响提供了新的方法。
2015, 35(4): 576-584.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0576-09
摘要:
为了提高掘进进尺，以川煤集团绿水洞矿掘进工程为背景，利用动力有限元程序LS-DYNA3D进行掏槽参数优化研究。结合井下现场实验，分析岩巷掏槽爆破不同参数动态应力、破碎范围的变化以及井下实际爆破效果。掏槽中心孔底向孔口平均有效应力峰值在有中心眼爆破较无中心眼爆破时增加了40%以上，中心眼爆破对槽腔底部的形成起主要作用。在其他条件相同的情况下单孔载荷从1.2 kg提高到1.8 kg，掏槽区中心眼底到孔口平均应力只增加20%，并且破碎范围的增加较少，实际进尺增加小于10%。现场掘进实验表明：在常规爆破载荷下，有中心眼比无中心眼爆破深度提高31%~65%，掏槽角小于78°时，随掏槽角度增加爆破进尺下降较平缓; 但掏槽角增至82°左右, 随掏槽角度增加爆破进尺下降明显。
为了提高掘进进尺，以川煤集团绿水洞矿掘进工程为背景，利用动力有限元程序LS-DYNA3D进行掏槽参数优化研究。结合井下现场实验，分析岩巷掏槽爆破不同参数动态应力、破碎范围的变化以及井下实际爆破效果。掏槽中心孔底向孔口平均有效应力峰值在有中心眼爆破较无中心眼爆破时增加了40%以上，中心眼爆破对槽腔底部的形成起主要作用。在其他条件相同的情况下单孔载荷从1.2 kg提高到1.8 kg，掏槽区中心眼底到孔口平均应力只增加20%，并且破碎范围的增加较少，实际进尺增加小于10%。现场掘进实验表明：在常规爆破载荷下，有中心眼比无中心眼爆破深度提高31%~65%，掏槽角小于78°时，随掏槽角度增加爆破进尺下降较平缓; 但掏槽角增至82°左右, 随掏槽角度增加爆破进尺下降明显。
2015, 35(4): 585-590.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0585-06
摘要:
编写了适用于模拟具有高密度比、高压力比的强激波问题的二维柱对称多介质流体计算程序。利用有限体积方法求解流体的Euler方程组，采用level set方法捕捉爆炸产物与空气的运动界面，并通过求解物质界面两侧Riemann问题的精确解来计算爆炸产物与空气之间的数值通量。研制了三角形网格自适应技术来实现网格的自动加密和粗化，在保证捕捉激波峰值的前提下有效地提高了计算效率。利用计算程序对1 kt TNT当量的空气自由场强爆炸问题进行数值模拟，计算得到的峰值超压、冲击波到达时间等物理参数与点爆炸理论结果基本一致。
编写了适用于模拟具有高密度比、高压力比的强激波问题的二维柱对称多介质流体计算程序。利用有限体积方法求解流体的Euler方程组，采用level set方法捕捉爆炸产物与空气的运动界面，并通过求解物质界面两侧Riemann问题的精确解来计算爆炸产物与空气之间的数值通量。研制了三角形网格自适应技术来实现网格的自动加密和粗化，在保证捕捉激波峰值的前提下有效地提高了计算效率。利用计算程序对1 kt TNT当量的空气自由场强爆炸问题进行数值模拟，计算得到的峰值超压、冲击波到达时间等物理参数与点爆炸理论结果基本一致。
2015, 35(4): 591-598.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0591-08
摘要:
研究了平面SH波在半空间双相弹性介质中的传播。通过Green函数和积分方程方法，按照复变函数描述，对透射波被圆孔散射的情况进行稳态分析。将双相介质半空间沿界面剖分为1/4空间介质Ⅰ和含圆孔的1/4空间介质Ⅱ，分别构造了介质Ⅰ和介质Ⅱ中反平面点源荷载的Green函数，按双相介质中平面SH波的处理方法，给出介质Ⅰ和介质Ⅱ中的平面位移波，两种介质之间的相互作用力与对应Green函数的乘积沿界面的积分与平面位移波叠加得到介质Ⅰ和介质Ⅱ中的全部位移场。按照界面的位移连续条件，定解积分方程组，得到问题的稳态解，并给出圆孔位置和介质参数对散射的影响。
研究了平面SH波在半空间双相弹性介质中的传播。通过Green函数和积分方程方法，按照复变函数描述，对透射波被圆孔散射的情况进行稳态分析。将双相介质半空间沿界面剖分为1/4空间介质Ⅰ和含圆孔的1/4空间介质Ⅱ，分别构造了介质Ⅰ和介质Ⅱ中反平面点源荷载的Green函数，按双相介质中平面SH波的处理方法，给出介质Ⅰ和介质Ⅱ中的平面位移波，两种介质之间的相互作用力与对应Green函数的乘积沿界面的积分与平面位移波叠加得到介质Ⅰ和介质Ⅱ中的全部位移场。按照界面的位移连续条件，定解积分方程组，得到问题的稳态解，并给出圆孔位置和介质参数对散射的影响。
2015, 35(4): 599-602.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0599-04
摘要:
提出通过水中实验确定炸药的水中爆轰产物JWL状态方程参数的方法；选择PBX-01高能炸药进行水中实验，利用ANSYS/LS-DYNA程序建立炸药的水中实验模型，将实验结果与数值计算结果进行对比，确定PBX-01炸药水中爆轰产物的JWL状态方程参数。研究结果显示，圆筒实验确定的JWL参数在反映炸药水中爆轰产物的膨胀状态时有所不足，水中实验确定的JWL状态方程参数能够更准确地描述PBX-01炸药水中爆轰产物的膨胀过程，因此对水中爆炸的研究需要通过水中爆炸实验建一套状态方程参数。
提出通过水中实验确定炸药的水中爆轰产物JWL状态方程参数的方法；选择PBX-01高能炸药进行水中实验，利用ANSYS/LS-DYNA程序建立炸药的水中实验模型，将实验结果与数值计算结果进行对比，确定PBX-01炸药水中爆轰产物的JWL状态方程参数。研究结果显示，圆筒实验确定的JWL参数在反映炸药水中爆轰产物的膨胀状态时有所不足，水中实验确定的JWL状态方程参数能够更准确地描述PBX-01炸药水中爆轰产物的膨胀过程，因此对水中爆炸的研究需要通过水中爆炸实验建一套状态方程参数。
2015, 35(4): 603-608.
doi: 10.11883/1001-1455(2015)04-0603-06
摘要:
建立圆管及环形管道系统研究临近极限下爆轰波在管道内传播失效机理。选用C2H2+2.5O2+70%Ar气体，采用光纤探针测量爆轰波在管道内传播速度，用烟迹法记录管道内爆轰波胞格结构。结果表明：初始压力远大于爆轰极限压力时，爆轰波在管道内以稳定速度传播；随着初始压力的减小，爆轰波速度逐渐降低；当初始压力一定时，爆轰波速度随着管道尺寸的减小而逐渐减小；当初始压力达到临界压力时，爆轰波在进入到管道内后其速度会逐渐衰减直至爆轰波完全失效。对于不同几何尺寸的圆管与环管，通过引入无量纲参数d/λ及w /λ(d为圆管管径，w为环管间距，λ为爆轰胞格尺寸)得出，爆轰波在管道内传播的临界圆管直径为环形间距的2倍，与理论模型结果相吻合，验证了稳态气体基于爆轰波波面曲率的失效机理。
建立圆管及环形管道系统研究临近极限下爆轰波在管道内传播失效机理。选用C2H2+2.5O2+70%Ar气体，采用光纤探针测量爆轰波在管道内传播速度，用烟迹法记录管道内爆轰波胞格结构。结果表明：初始压力远大于爆轰极限压力时，爆轰波在管道内以稳定速度传播；随着初始压力的减小，爆轰波速度逐渐降低；当初始压力一定时，爆轰波速度随着管道尺寸的减小而逐渐减小；当初始压力达到临界压力时，爆轰波在进入到管道内后其速度会逐渐衰减直至爆轰波完全失效。对于不同几何尺寸的圆管与环管，通过引入无量纲参数d/λ及w /λ(d为圆管管径，w为环管间距，λ为爆轰胞格尺寸)得出，爆轰波在管道内传播的临界圆管直径为环形间距的2倍，与理论模型结果相吻合，验证了稳态气体基于爆轰波波面曲率的失效机理。
