2007年 27卷 第1期
2007, 27(1): 1-6.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0001-06
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本文被引
摘要:
采用作者研发的用于含运动可变形物体流场计算的自适应非结构网格生成技术、动边界条件及数值处理方法，对地下高压储气罐发生泄漏喷射时罐盖（或破片）运动过程以及周围环境目标点上的冲击载荷进行了数值计算，讨论了在不同的罐盖质量、喷射孔径条件下目标点上冲击载荷的变化情况。研究结果表明,罐盖（或破片）的运动对爆炸场冲击载荷的影响是显著的。
采用作者研发的用于含运动可变形物体流场计算的自适应非结构网格生成技术、动边界条件及数值处理方法，对地下高压储气罐发生泄漏喷射时罐盖（或破片）运动过程以及周围环境目标点上的冲击载荷进行了数值计算，讨论了在不同的罐盖质量、喷射孔径条件下目标点上冲击载荷的变化情况。研究结果表明,罐盖（或破片）的运动对爆炸场冲击载荷的影响是显著的。
2007, 27(1): 7-11.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0007-05
摘要:
按照Priestly提出的演变随机过程理论，对非平稳随机过程的演变功率谱密度函数进行了理论推导，并给出了定义。在此基础上，建立了基于均匀调制随机过程的爆破地震动演变功率谱密度函数。经对比发现，理论模型计算值与实验测试结果具有较好的一致性。
按照Priestly提出的演变随机过程理论，对非平稳随机过程的演变功率谱密度函数进行了理论推导，并给出了定义。在此基础上，建立了基于均匀调制随机过程的爆破地震动演变功率谱密度函数。经对比发现，理论模型计算值与实验测试结果具有较好的一致性。
2007, 27(1): 12-17.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0012-06
摘要:
为了更加准确地计算火炮弹丸的起始扰动，将两相流内弹道应用于发射动力学研究。建立了完整的自行火炮系统发射动力学方程组，包括火炮系统的体动力学方程组、弹丸在膛内运动的动力学方程以及两相流内弹道方程。编制了计算程序，实现了对某自行火炮发射过程的数值模拟，在准确计算内弹道过程的同时，获得了火炮的动力响应、弹丸膛内运动和起始扰动。部分模拟结果与实验实测结果吻合较好。计算表明，采用两相流内弹道模型将提高发射动力学计算精度。
为了更加准确地计算火炮弹丸的起始扰动，将两相流内弹道应用于发射动力学研究。建立了完整的自行火炮系统发射动力学方程组，包括火炮系统的体动力学方程组、弹丸在膛内运动的动力学方程以及两相流内弹道方程。编制了计算程序，实现了对某自行火炮发射过程的数值模拟，在准确计算内弹道过程的同时，获得了火炮的动力响应、弹丸膛内运动和起始扰动。部分模拟结果与实验实测结果吻合较好。计算表明，采用两相流内弹道模型将提高发射动力学计算精度。
2007, 27(1): 18-25.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0018-08
摘要:
结合地震反演方法和数值计算方法，研究了地下爆炸震源函数的特征以及介质特性对震源函数的影响。从水饱和花岗岩地下爆炸波数值模拟计算出发，重点分析了含水量对震源函数特性的影响。结果表明，含水量会提高地下爆炸的耦合强度，对于震源函数的稳态值，干岩要比水饱和岩石低，且稳态值随含水量的增大而增大；拐角频率随含水量的增大而降低；在水饱和花岗岩中，震源函数的高频衰减指数高于f-2；而过冲特性并不明显。
结合地震反演方法和数值计算方法，研究了地下爆炸震源函数的特征以及介质特性对震源函数的影响。从水饱和花岗岩地下爆炸波数值模拟计算出发，重点分析了含水量对震源函数特性的影响。结果表明，含水量会提高地下爆炸的耦合强度，对于震源函数的稳态值，干岩要比水饱和岩石低，且稳态值随含水量的增大而增大；拐角频率随含水量的增大而降低；在水饱和花岗岩中，震源函数的高频衰减指数高于f-2；而过冲特性并不明显。
2007, 27(1): 26-33.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0026-08
摘要:
通过对爆炸载荷下具有1根加强筋的固支矩形加筋板的有限元模拟，探讨了抗爆加筋板结构优化设计方法，分析了加筋板的失效模式以及加强筋相对刚度和冲击载荷强度对加筋板失效模式的影响，指出了失效模式Ⅰ下的3种变形模态以及失效模式Ⅱ下的2种子失效模式，得到了失效模式Ⅰ下加强筋和加筋板最大挠度的近似计算公式，提出了单根加筋板的两种失效模式的判别条件，并对具有1根加强筋的固支矩形加筋板抗爆结构进行了优化设计。结果表明，通过数值模拟或模型实验可以求得任意加筋板结构由发生塑性大变形到发生破损的临界条件，从而确定抗爆性能最强时加筋板的质量与加强筋横截面尺寸及间距间的关系，实现对抗爆加筋板结构的优化设计。
通过对爆炸载荷下具有1根加强筋的固支矩形加筋板的有限元模拟，探讨了抗爆加筋板结构优化设计方法，分析了加筋板的失效模式以及加强筋相对刚度和冲击载荷强度对加筋板失效模式的影响，指出了失效模式Ⅰ下的3种变形模态以及失效模式Ⅱ下的2种子失效模式，得到了失效模式Ⅰ下加强筋和加筋板最大挠度的近似计算公式，提出了单根加筋板的两种失效模式的判别条件，并对具有1根加强筋的固支矩形加筋板抗爆结构进行了优化设计。结果表明，通过数值模拟或模型实验可以求得任意加筋板结构由发生塑性大变形到发生破损的临界条件，从而确定抗爆性能最强时加筋板的质量与加强筋横截面尺寸及间距间的关系，实现对抗爆加筋板结构的优化设计。
2007, 27(1): 34-39.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0034-06
摘要:
隧洞爆破开挖诱发的爆破地震会对邻近的衬砌混凝土产生不利影响，利用应力波(P波)在混凝土与基岩结合面处的透、反射规律研究结合面处的应力状态，并通过结合面的抗拉强度分析，提出了一种确定衬砌混凝土安全振动速度的理论计算方法。计算结果表明，新浇筑衬砌混凝土极限振动速度随着基岩弹模的增大而降低，而爆破地震波频率的影响非常有限。我国现行采用的新浇筑大体积混凝土基础面上的爆破安全振动速度有一定的安全储备。
隧洞爆破开挖诱发的爆破地震会对邻近的衬砌混凝土产生不利影响，利用应力波(P波)在混凝土与基岩结合面处的透、反射规律研究结合面处的应力状态，并通过结合面的抗拉强度分析，提出了一种确定衬砌混凝土安全振动速度的理论计算方法。计算结果表明，新浇筑衬砌混凝土极限振动速度随着基岩弹模的增大而降低，而爆破地震波频率的影响非常有限。我国现行采用的新浇筑大体积混凝土基础面上的爆破安全振动速度有一定的安全储备。
2007, 27(1): 40-44.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0040-05
摘要:
利用电磁膨胀环技术对无氧铜环进行了不同加载电压下的动态拉伸实验。对无氧铜在破碎前出现塑性失稳多重颈缩进行了初步分析，利用能量平衡的破碎理论给出了无氧铜环的破碎分布。三维数值模拟结果表明，颈缩区温升比非颈缩区高，且多重颈缩在环周上的分布服从泊松分布。
利用电磁膨胀环技术对无氧铜环进行了不同加载电压下的动态拉伸实验。对无氧铜在破碎前出现塑性失稳多重颈缩进行了初步分析，利用能量平衡的破碎理论给出了无氧铜环的破碎分布。三维数值模拟结果表明，颈缩区温升比非颈缩区高，且多重颈缩在环周上的分布服从泊松分布。
2007, 27(1): 45-49.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0045-05
摘要:
提出了双光路光学电流传感器检测方法及其数据处理方法，即激光输出功率保持不变时，可采用双光路结构和反正切函数处理方法求出待测脉冲大电流。采用双光路光学电流传感器和罗果夫斯基线圈对比测量了充电电压为18 kV、电容为31.8 F的电炮的短路电流，两种测试方法的实验结果取得了较好的一致性,证明了双光路光学电流传感器的有效性。
提出了双光路光学电流传感器检测方法及其数据处理方法，即激光输出功率保持不变时，可采用双光路结构和反正切函数处理方法求出待测脉冲大电流。采用双光路光学电流传感器和罗果夫斯基线圈对比测量了充电电压为18 kV、电容为31.8 F的电炮的短路电流，两种测试方法的实验结果取得了较好的一致性,证明了双光路光学电流传感器的有效性。
2007, 27(1): 50-56.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0050-07
摘要:
为了更好地利用数值流形方法对动力学问题进行分析，在对原数值流形方法中的动力学问题求解思想进行分析的基础上，采用动力有限元方法中的Newmark法对该算法进行了改进。改进后的数值流形方法与原来相比具有三个明显的优势：（1）当选择合适的参数后，该方法能够保证解的无条件收敛；（2）可以采用比原算法大得多的时间步长；（3）充分考虑了动力学问题中的阻尼效应。最后通过一个算例说明了改进后的数值流形方法能够很好地模拟岩石在冲击载荷作用下破坏的全过程，克服了有限元法不能模拟岩石破坏后块体运动情况的不足。
为了更好地利用数值流形方法对动力学问题进行分析，在对原数值流形方法中的动力学问题求解思想进行分析的基础上，采用动力有限元方法中的Newmark法对该算法进行了改进。改进后的数值流形方法与原来相比具有三个明显的优势：（1）当选择合适的参数后，该方法能够保证解的无条件收敛；（2）可以采用比原算法大得多的时间步长；（3）充分考虑了动力学问题中的阻尼效应。最后通过一个算例说明了改进后的数值流形方法能够很好地模拟岩石在冲击载荷作用下破坏的全过程，克服了有限元法不能模拟岩石破坏后块体运动情况的不足。
2007, 27(1): 57-62.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0057-06
摘要:
利用复变函数法、多极坐标及傅立叶级数展开技术求解了二维直角平面内固定圆形夹杂对稳态入射反平面剪切（shearing horizontal, SH）波的散射问题。首先构造出介质内不存在夹杂时的入射波场和反射波场,然后建立介质内存在夹杂时由夹杂边界产生的能够自动满足直角边应力自由条件的散射波解，从而利用叠加原理写出介质内的总波场。利用夹杂边界处位移条件和傅立叶级数展开方法列出求解散射波中未知系数的无穷代数方程组，在满足计算精度的前提下通过有限项截断，得到相应有限代数方程组的解，最后通过算例具体讨论了二维直角平面水平边界点的位移幅度比和相位随量纲一波数、入射波入射角及夹杂位置的不同而变化的情况，结果表明了算法的有效实用性。
利用复变函数法、多极坐标及傅立叶级数展开技术求解了二维直角平面内固定圆形夹杂对稳态入射反平面剪切（shearing horizontal, SH）波的散射问题。首先构造出介质内不存在夹杂时的入射波场和反射波场,然后建立介质内存在夹杂时由夹杂边界产生的能够自动满足直角边应力自由条件的散射波解，从而利用叠加原理写出介质内的总波场。利用夹杂边界处位移条件和傅立叶级数展开方法列出求解散射波中未知系数的无穷代数方程组，在满足计算精度的前提下通过有限项截断，得到相应有限代数方程组的解，最后通过算例具体讨论了二维直角平面水平边界点的位移幅度比和相位随量纲一波数、入射波入射角及夹杂位置的不同而变化的情况，结果表明了算法的有效实用性。
2007, 27(1): 63-67.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0063-05
摘要:
对空气冲击波在T型坑道内传播的到时规律及其影响因素进行了实验研究，在量纲一分析基础上建立了简化的工程模型。通过对实验数据拟合建立了可以对高能炸药在T型坑道内爆炸产生的空气冲击波到达时间进行预估的公式，利用该公式可以估算空气冲击波在T型坑道内的传播速度。
对空气冲击波在T型坑道内传播的到时规律及其影响因素进行了实验研究，在量纲一分析基础上建立了简化的工程模型。通过对实验数据拟合建立了可以对高能炸药在T型坑道内爆炸产生的空气冲击波到达时间进行预估的公式，利用该公式可以估算空气冲击波在T型坑道内的传播速度。
2007, 27(1): 68-74.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0068-07
摘要:
基于粘性岩石中爆破地震的波动能流衰减规律,探讨了药包群同时起爆产生的地震场中波动能流主导方向及其在同方向上振动峰值与爆心距的关系,获得了药包群同时起爆地震场中振动峰值分布规律,确立了药包群包络面与边坡面的夹角和边坡地震强度的关系，依此关系,对攀西高速公路边坡爆破开挖重新设计,改变药包群包络面倾角,降低了边坡震动强度,确保了边坡稳定性。
基于粘性岩石中爆破地震的波动能流衰减规律,探讨了药包群同时起爆产生的地震场中波动能流主导方向及其在同方向上振动峰值与爆心距的关系,获得了药包群同时起爆地震场中振动峰值分布规律,确立了药包群包络面与边坡面的夹角和边坡地震强度的关系，依此关系,对攀西高速公路边坡爆破开挖重新设计,改变药包群包络面倾角,降低了边坡震动强度,确保了边坡稳定性。
2007, 27(1): 75-81.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0075-07
摘要:
从爆破施工的特点入手，对小间距隧道在采用典型双侧导坑法时的爆破施工动力效应进行了数值模拟研究，给出了爆破施工在已有洞室周边产生的动力效应的一般规律，指出在爆破（后开挖洞室）开挖影响区以内，合理确定已有洞室二次衬砌施作时间的重要性，并给出了爆破施工对已有洞室稳定性影响较大的关键开挖位置。研究表明，爆破动载荷对小间距隧道围岩稳定性的影响主要表现为爆炸应力波造成围岩临空面的反射拉伸破坏，破坏较严重的是已有洞室的迎爆墙、拱脚、拱顶等部位。所得结论对小间距隧道爆破施工有一定的参考价值。
从爆破施工的特点入手，对小间距隧道在采用典型双侧导坑法时的爆破施工动力效应进行了数值模拟研究，给出了爆破施工在已有洞室周边产生的动力效应的一般规律，指出在爆破（后开挖洞室）开挖影响区以内，合理确定已有洞室二次衬砌施作时间的重要性，并给出了爆破施工对已有洞室稳定性影响较大的关键开挖位置。研究表明，爆破动载荷对小间距隧道围岩稳定性的影响主要表现为爆炸应力波造成围岩临空面的反射拉伸破坏，破坏较严重的是已有洞室的迎爆墙、拱脚、拱顶等部位。所得结论对小间距隧道爆破施工有一定的参考价值。
2007, 27(1): 82-86.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0082-05
摘要:
通过实验筛选出适合水下冲击伤防护的材料及结构形式,探讨筛选防护层对水下冲击伤防护效果。结果表明：所选复合材料层对水下冲击波的防护措施是显著的，可明显减轻水下冲击伤的伤情，为水下冲击伤的防护研究提供了实验依据。
通过实验筛选出适合水下冲击伤防护的材料及结构形式,探讨筛选防护层对水下冲击伤防护效果。结果表明：所选复合材料层对水下冲击波的防护措施是显著的，可明显减轻水下冲击伤的伤情，为水下冲击伤的防护研究提供了实验依据。
2007, 27(1): 87-90.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0087-04
摘要:
利用有限元计算和量纲分析的方法，分析了在硬质材料测试中因试件与杆横截面积失配而出现的二维效应，并提出了平面二维效应和凹面二维效应的概念。分析结果表明，平面二维效应的影响可忽略不计，而凹面二维效应的影响是最主要的。研究结果对试件与杆横截面积失配情况下的SHPB实验有一定的指导意义。
利用有限元计算和量纲分析的方法，分析了在硬质材料测试中因试件与杆横截面积失配而出现的二维效应，并提出了平面二维效应和凹面二维效应的概念。分析结果表明，平面二维效应的影响可忽略不计，而凹面二维效应的影响是最主要的。研究结果对试件与杆横截面积失配情况下的SHPB实验有一定的指导意义。
2007, 27(1): 91-96.
doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0091-06
摘要:
使用光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射、SEM、TEM等方法对高速切削30CrNi3MoV高强度钢锯齿形切屑中第一和第二变形区内形成绝热剪切带和白层进行了观察和研究。结果表明，形成了两种形式的绝热剪切带，即低速下形成的形变带和高速下形成的转变带。转变带内的硬度高于形变带和切屑基体。X射线衍射表明白层内发生了马氏体相变。TEM观察发现，形变带内为经历了大塑性变形的回火马氏体组织。转变带是由尺寸为50～100 nm的等轴晶组成，绝热剪切带形成过程中发生了动态再结晶。
使用光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射、SEM、TEM等方法对高速切削30CrNi3MoV高强度钢锯齿形切屑中第一和第二变形区内形成绝热剪切带和白层进行了观察和研究。结果表明，形成了两种形式的绝热剪切带，即低速下形成的形变带和高速下形成的转变带。转变带内的硬度高于形变带和切屑基体。X射线衍射表明白层内发生了马氏体相变。TEM观察发现，形变带内为经历了大塑性变形的回火马氏体组织。转变带是由尺寸为50～100 nm的等轴晶组成，绝热剪切带形成过程中发生了动态再结晶。
