国家自然科学基金(11172244) 作品数:10 被引量:21 H指数:4 相关作者: 王占江 卢强 郭志昀 李进 丁洋 更多>> 相关机构: 西北核技术研究所 西安交通大学 浙江水利水电学院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 理学 一般工业技术 更多>>
基于波传播系数构建填实爆炸下花岗岩中运动及变形场 被引量:2 2019年 为利用球面波实验测得的有限个粒子速度信息来分析地下爆炸下介质的运动及变形特性,基于黏弹性球面波理论和局部黏弹性等效假设,提出了一种构建地下爆炸运动及变形场的新方法。首先,利用0.125 g TNT填实爆炸下花岗岩中相邻测点的粒子速度频谱给出相应的频谱比;其次,结合黏弹性球面波理论给出的理论频谱比求解出相邻测点之间区域内等效的球面波传播系数;再次,利用局部黏弹性等效假设给出相邻测点之间任意一点的粒子速度频谱,再通过傅里叶逆变换给出粒子速度的时域波形;最后,利用运动场和变形场的物理关系,完成整个分析区域内运动场和变形场的构建。结果表明:由相邻测点反演得到的波传播系数,可高精度地构建相应测点之间区域内介质的运动及变形场;在半径15~50 mm区域内,径向压缩应变峰值约从1.7×10^-2降为2.1×10^-3,切向拉伸应变峰值约从4.7×10^-3降为0.4×10^-3,径向压缩应变率峰值约从5.1×10^4 s^-1降为2.5×10^3 s^-1,切向拉伸应变率峰值约从5.0×10^3 s^-1降为1.4×10^2 s^-1,涵盖了高应变(率)到中低应变(率)加、卸载的全过程。 卢强 王占江 王占江 丁洋 朱玉荣关键词:球面波 花岗岩 黏弹性 应变率 标准线性固体材料中球面应力波传播特征研究 被引量:7 2015年 基于标准线性固体模型,结合球面波波动方程,给出了球面应力波的粒子速度v、粒子位移u、径向应力σr、切向应力σθ、径向应变εr、切向应变εθ、折合速度势、折合位移势在Laplace域的理论解.采用基于Crump算法的Laplace数值逆变换方法分析了上述物理量的传播特征.Laplace数值反演结果表明,线黏弹性材料对强间断球面应力波的初始响应为纯弹性响应,强间断在传播过程中包含了几何衰减和本构黏性衰减,应力、应变、粒子速度的衰减特性和粒子位移、应力、应变、折合位移势等物理量的稳态值同黏弹性球面波的理论预测一致.折合速度势和折合位移势的峰值随波传播距离的增加逐渐衰减,这与理想弹性理论给出的折合速度势和折合位移势不随传播距离变化的结论不同.折合位移势的稳态值与介质的静态剪切模量成反比,与稳态空腔压力成正比,与空腔半径的三次方成正比. 卢强 王占江关键词:LAPLACE逆变换 黄土和砂土岩中填实爆炸辐射弹性波的对比研究 被引量:1 2019年 研究地下爆炸弹性区的震动特性,关键是获得场地介质与爆炸能量耦合作用下辐射弹性波的实验参数。对于不易加工成大尺寸模型的砂土岩,为研究其填实爆炸下辐射弹性波的特征,采用0.125 g TNT微型炸药球作为爆炸源,以塑性区可置换的?1 370 mm×1 200 mm黄土样品作为提供应力波传播路径的载体,用波阻抗近似相等的重塑黄土和砂土岩样品分别作为源区介质,对比分析了两种介质中微药量填实爆炸辐射的弹性波传播特征。实验结果表明:在测试范围内,两种介质中填实爆炸激发的弹性应力波粒子速度(位移)峰值的衰减规律、波形的主频变化规律一致;砂土岩中爆炸辐射的弹性波粒子速度(位移)峰值整体高于黄土、粒子速度波形的半高宽和主频低于黄土;砂土岩中爆炸耦合的向外传播的弹性波能量比黄土大。实测结果反映,黄土和砂土岩中填实爆炸弹性波能量耦合强度的差别。 卢强 王占江 王占江 张景森 丁洋 李进关键词:弹性波 黄土 塑性区沟槽对爆炸应力波屏蔽效应研究 被引量:4 2013年 设置在爆破塑性区内的屏蔽沟槽对爆炸应力波具有一定的阻隔效应。为在实验室模拟研究地下爆炸塑性区沟槽对爆炸应力波的屏蔽作用,采用0.125 gTNT当量的微型炸药球作为爆炸源,在1 370 mm×1 200 mm的黄土化爆试验平台上进行沟槽阻隔爆炸应力波的微药量化爆模拟试验。从理论及试验结果分析等方面研究沟槽深度H对爆炸应力波的屏蔽作用。结果表明:(1)塑性区沟槽对爆炸应力波屏蔽效应的力学机制不同于弹性区沟槽;(2)以粒子速度、位移幅值度量的屏蔽系数在沟槽屏蔽区域内存在极大值;(3)塑性区沟槽对爆炸应力波有延迟效应;(4)试验结果定性地验证沟槽屏蔽爆炸应力波的理论分析,两者结论一致。 卢强 王占江 门朝举 李进 郭志昀 文潮关键词:应力波 花岗岩中实测球面波粒子速度的时域和频域分析 被引量:1 2018年 为研究球面波在介质中的演化规律,分析了0.125g TNT、直径为5mm的炸药球填实爆炸加载下花岗岩中球面波传播的时域特征,结合实验结果与黏弹性球面波传播理论,提出了一种球面波粒子速度的频域分析方法。结果表明,花岗岩中粒子速度峰值和比例粒子位移峰值在靠近爆心的区域衰减慢、远离爆心的区域衰减快;在高频下,花岗岩中频率衰减因子α(ω)和波数k(ω)均与圆频率ω近似成线性关系,由不同相邻位置实测的粒子速度信息得到的α(ω)和k(ω)各不相同;在半径约为30mm(比距离约为60m·kt^(-1/3))处,粒子速度峰值的衰减规律出现由慢变快的转折。同时,基于对α(ω)和k(ω)的线性近似,对粒子速度波形进行了反演。与传统的局部理想弹性假设方法相比,本文方法可以提高粒子速度峰值的预测精度,但对波传播演化过程中波形形状的预测精度不高。 卢强 王占江 王占江 丁洋 朱玉荣 张永伟关键词:球面波 有机玻璃中球形应力波传播的分析 被引量:7 2013年 基于球形发散波实验技术及圆环型电磁粒子速度测试技术,采用0.125 g TNT当量的微型炸药作为爆炸源,对填实爆炸下有机玻璃中球形波的传播规律进行了实验研究,并基于粒子速度波形进行了分析。结果表明:粒子速度峰值及粒子位移峰值符合指数衰减规律,粒子速度、位移峰值的衰减指数分别为1.34和1.28;负向粒子速度峰值随比距离的增加有先增大后减小的趋势;基于强间断假设得到的低压(小于1 GPa)下径向压力峰值-粒子速度峰值关系与一维应变下得到的σ-v Hugoniot曲线吻合较好;采用变模量模型假设,结合粒子速度数据反演的有机玻璃弹性模量E=(6.40±0.64)GPa、体积模量K=(7.12±0.71)GPa、剪切模量G=(2.37±0.24)GPa。 卢强 王占江 门朝举 郭志昀 李进关键词:有机玻璃 基于ZWT方程的线黏弹性球面波分析 被引量:7 2013年 针对时间尺度为1~100μs的爆炸冲击加载,忽略低频Maxwell体的松弛效应,同时为简化分析,忽略非线性弹簧效应项,推导了三维应力状态下的线黏弹性ZWT本构关系。基于球面波的基本动力学方程,结合ZWT线黏弹性本构关系,得到了以位移u表征的三阶波动方程。利用该方程分析固体介质中线黏弹性球面波传播过程中的吸收和弥散现象,得知:高频球面波的衰减因子趋于常数,相速趋于高频下的纵波速度;低频球面波的衰减因子和圆频率ω的平方成正比,其相速趋于低频下的纵波速度;低频球面波的纵波波速低于高频球面波的纵波波速,两者的比值和介质的泊松比、弹性模量及Maxwell体弹性模量相关。 卢强 王占江 王礼立 赖华伟 杨黎明关键词:球面波 冲击波 线黏弹性球面发散应力波的频率响应特性 被引量:4 2017年 基于线黏弹性球面波Laplace域的理论解,得到了不同传播距离处粒子速度、粒子位移、应力、应变等力学量的传递函数。以标准线性固体模型为例,重点讨论了粒子速度频率响应函数的传播特征,指出随着传播距离的增加,粒子速度幅频响应函数的高频响应会低于低频响应,而在理想弹性条件下,粒子速度幅频响应函数的高频响应一直高于低频响应。以弹性半径为0.025 m的空腔爆炸为例,采用Laplace数值逆变换方法对粒子速度波形的演化进行了分析,给出了粒子速度强间断幅值及粒子速度峰值随传播距离变化的衰减规律曲线,指出黏弹性介质中粒子速度幅值的衰减曲线介于理想弹性介质中粒子速度幅值衰减曲线和黏弹性介质中粒子速度强间断幅值衰减曲线之间。 卢强 王占江 丁洋 刘晓新 郭志昀 吴玉蛟关键词:频率响应 重塑黄土内球面应力波粒子速度测量波形的拉格朗日分析 2016年 选用密度为1.8 g/cm3、饱和度为22%的重塑黄土作为应力波传播介质,在其中心处安装0.125 g TNT当量微型炸药球,建立起了尺度为Ф1370 mm×1200 mm的球面波发生装置。在重塑黄土样品中心圆形环面上布设多根圆环形电磁粒子速度计,测量了一系列粒子速度波形。为研究重塑黄土样品粘弹性区域的本构关系,为有限元数值模拟提供可靠的数据支持,以实测粒子速度波形为基础,使用Lagrange分析方法对该区域的应力-应变关系展开了研究。该文详细介绍了一维球对称条件下Lagrange分析方法的理论推导及求解过程,对实测粒子速度波形运用Lagrange分析方法计算了对应的应变、应力及应变率波形,得到了各量计安装位置处,重塑黄土完整的压缩、拉伸全过程应力-应变滞回曲线。并对Lagrange分析方法使用中遇到的问题提出了几点认识。 李运良 王占江 李进 景吉勇 谭书舜 周刚关键词:重塑黄土 应力-应变关系 加卸载 滞回曲线 球面波加载下黄土线黏弹性本构关系 采用0.125 g TNT当量的微型炸药球作为爆炸源,利用在φ1 370 mm×1200 mm黄土样品180~1 280 m·kt~(-1/3)范围内实测球面波径向粒子速度数据为基础,结合强间断波相容条件及变模量本构模型... 卢强 王占江 李进 郭志昀 门朝举关键词:球面波 黏弹性 黄土 文献传递