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孔内多分段掏槽爆破数值模拟及实验研究

火工品 2025年第1期 83-88页

作者：冯婷夏治园杨帆陈欢罗国安杨士昌鲁海生郑州经贸学院河南郑州451191 安徽江南爆破工程有限公司安徽宣城242300

针对传统煤矿巷道掏槽爆破成本高、炮孔利用率低等问题,提出了一种孔内多分段掏槽爆破技术。通过采用ANSYS/AUTODYN数值模拟软件建立直眼掏槽、楔形掏槽和孔内多分段掏槽3组仿真模型,结合SPH算法进行仿真计算,对比分析了不同掏槽爆破模... 详细信息

针对传统煤矿巷道掏槽爆破成本高、炮孔利用率低等问题,提出了一种孔内多分段掏槽爆破技术。通过采用ANSYS/AUTODYN数值模拟软件建立直眼掏槽、楔形掏槽和孔内多分段掏槽3组仿真模型,结合SPH算法进行仿真计算,对比分析了不同掏槽爆破模型的进尺效果,并针对孔内多分段掏槽爆破方法进行了现场缩比实验。研究表明:孔内多分段掏槽爆破模型理论上具有改善掘进面掏槽区自由面形态、破除岩石夹制力、增强爆破作用力等多种优点;仿真结果显示孔内多分段掏槽模型炮孔利用率可达97%,高于直眼掏槽和楔形掏槽;现场缩比实验结果表明,孔内多分段掏槽爆破进尺效果良好,最高可达100%,充分证明了孔内多分段掏槽爆破技术的优越性。

关键词：孔内多分段掏槽数值模拟模型实验爆破漏斗

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异种金属爆炸复合界面特性数值模拟研究

异种金属爆炸复合界面特性数值模拟研究

作者：夏治园安徽理工大学

学位级别：硕士

随着现代科技与工程建设的快速发展,金属复合工程材料的需求量逐年递增,在诸多金属复合材料制备工艺中,以爆炸焊接法最为便捷,经济效益最佳,然而爆炸焊接过程是在瞬间完成,碰撞界面存在高温、高压、高应变的复杂物态环境,故材料金属射... 详细信息

随着现代科技与工程建设的快速发展,金属复合工程材料的需求量逐年递增,在诸多金属复合材料制备工艺中,以爆炸焊接法最为便捷,经济效益最佳,然而爆炸焊接过程是在瞬间完成,碰撞界面存在高温、高压、高应变的复杂物态环境,故材料金属射流运动状态、复合界面金相、结合参数等仍缺乏较为完善便捷的观察手段,初始焊接参数也仍需进一步优化。本文通过查阅大量国内外相关文献,基于现有爆炸焊接理论成果和数值仿真计算方法,运用AUTODYN商用软件建立异种金属二维爆炸焊接计算模型,结合Lagrange-SPH耦合算法,对铝合金（AL6061-T6）、钛合金（TI6%AL4V）、钢合金（STEEL V250）、铜（CU-OFHC）等材料的爆炸焊接过程进行仿真计算,有效实现了爆炸焊接工艺仿真复现和系统优化,具体研究工作包括:（1）对于不同金属组合的爆炸焊接过程进行了模拟计算,重点观测了结合界面处的射流运动形态和基本形貌,结果发现:金属射流运动趋势与Bahrani刻入机理描述较为吻合。（2）对比分析了结合区波形参数与基复板间距、预设角度的相关性,结果表明:在5-25mm间距范围内,结合区波长与波高与间距呈正相关,且随着间距的增大,结合界面的熔融现象加剧,并出现材料间隙和空洞,在5-25°预设角范围内,波长与预设角大小呈正相关,与波高则无明显关联。（3）对爆炸焊接过程中的装药结构进行了优化设计,对比分析发现:参数适宜的梯形布药结构下,结合界面波状结合均匀且参数均值较小,结合强度良好,同时避免了材料尾端的过度破坏和界面处过度熔化问题。（4）对多金属双层爆炸焊接过程进行了仿真分析,计算结果表明:双层爆炸焊接过程中,由于延期时间、基复板间距等初始的不同会导致上下层复板侵彻基板存在时间差,从而改变了基板与各复板间的相对运动趋势,导致上层焊接能量耗散、下层能量冗余的问题,进而呈现出不同的结合界面形貌,对双层爆炸焊接工艺具有一定的指导意义。图[40]表[19]参[80]

关键词：爆炸焊接初始焊接参数成波机理数值仿真界面形貌

不同起爆方式对聚能切割效果影响的数值仿真分析

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火工品 2022年第2期 29-34页

作者：方安明孔庆亮夏治园杭州市市政公用建设开发集团有限公司浙江杭州310007 浙江省第一水电建设集团股份有限公司浙江杭州310051 安徽江南化工股份有限公司安徽合肥230000

为研究起爆方式对聚能切割器切割性能的影响,基于钛合金板聚能切割工况,采用AUTODYN显式动力学分析软件建立三维仿真模型,对比分析了不同点、线和面起爆条件下钛合金切割效果。结果表明:采用侧面与上表面同时起爆的面起爆方式切割性能最... 详细信息

为研究起爆方式对聚能切割器切割性能的影响,基于钛合金板聚能切割工况,采用AUTODYN显式动力学分析软件建立三维仿真模型,对比分析了不同点、线和面起爆条件下钛合金切割效果。结果表明:采用侧面与上表面同时起爆的面起爆方式切割性能最强;对比不同起爆方式的金属射流速度、切口处竖直方向应力分布和切口形态,可以发现两侧线起爆和侧面与上表面起爆模型切面齐整、切口较小,综合效果较好;聚能切割器两端切割效果相对较差,可采用外壳约束或者增加切割器与钛合金板相对长度加以改善。

关键词：聚能切割钛合金数值模拟边界条件

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低爆速粉状乳化炸药在光面爆破中的应用

火工品 2023年第5期 69-73页

作者：方安明方应飞夏治园杭州市市政公用建设开发集团有限公司浙江杭州310007 安徽江南爆破工程有限公司安徽宁国242300

针对平硐开拓光面爆破施工工况,采用粉状乳化炸药、矿物质粉、多孔有机物密度调节剂混合制备出一种低爆速粉状乳化炸药,通过调节各组分比例,控制爆速在1200~3000m/s范围内,以适配光面爆破作业。采用LSDYNA进行数值模拟分析并开展现场实... 详细信息

针对平硐开拓光面爆破施工工况,采用粉状乳化炸药、矿物质粉、多孔有机物密度调节剂混合制备出一种低爆速粉状乳化炸药,通过调节各组分比例,控制爆速在1200~3000m/s范围内,以适配光面爆破作业。采用LSDYNA进行数值模拟分析并开展现场实际应用,结果表明:低爆速粉状乳化炸药耦合装药结构对孔壁破坏较小,爆破作用更均匀,半孔率可达90%,超欠挖量在10cm以内,有效提高了边墙成型效果,边墙半孔率提高50%。本研究为光面爆破施工提供了借鉴。

关键词：粉状乳化炸药低爆速光面爆破半孔率调节剂

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预控破片战斗部爆炸飞散数值模拟

火工品 2020年第4期 48-51页

作者：刘武夏治园马刘博王志富王猛广东正维咨询服务有限公司广东广州510000 安徽理工大学化学工程学院安徽淮南232000

为研究榴弹型预控破片战斗部动态分散规律,采用ANSYS/LSDYNA建立有限元模型,结合流固耦合算法,对破片峰值速度、飞散角等威力指数进行研究分析。结果表明:对战斗部施加轴向初速度,可有效提高破片峰值速度,减小飞散角,增强破片集中杀伤效... 详细信息

为研究榴弹型预控破片战斗部动态分散规律,采用ANSYS/LSDYNA建立有限元模型,结合流固耦合算法,对破片峰值速度、飞散角等威力指数进行研究分析。结果表明:对战斗部施加轴向初速度,可有效提高破片峰值速度,减小飞散角,增强破片集中杀伤效果;而施加转速,破片速度有所提升,飞散角等其他参数无明显变化。

关键词：预控破片飞散角数值模拟动态战斗部

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聚能切割碳纤维增强复合材料层合板的研究

火工品 2021年第3期 20-23页

作者：何志杰王猛赵康夏治园胡坤伦安徽理工大学化学工程学院安徽淮南232000

为了研究碳纤维增强复合材料层合板在聚能射流作用下的断裂机理,采用具体试验结合数值模拟的方法,得到25mm厚度的层合板在射流作用下的断口损伤、加速度响应和能量变化情况。结果表明:25mm厚度层合板依次经历了射流和应力波的作用后被分... 详细信息

为了研究碳纤维增强复合材料层合板在聚能射流作用下的断裂机理,采用具体试验结合数值模拟的方法,得到25mm厚度的层合板在射流作用下的断口损伤、加速度响应和能量变化情况。结果表明:25mm厚度层合板依次经历了射流和应力波的作用后被分离,其断口较粗糙,断口面边缘伴随纤维的局部拉伸脱落,且层合板经历了线性吸能、稳态吸能和应力波单独作用3个阶段。

关键词：聚能切割数值模拟碳纤维板冲击响应

双筒型旧硝铵造粒塔爆破拆除数值模拟与施工设计

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爆破 2024年第2期41卷 151-159页

作者：孔庆亮夏治园王刚刘明锋钱明渊杨帆高朋飞浙江省第一水电建设集团股份有限公司杭州310051 安徽江南爆破工程有限公司宁国242300

针对复杂环境下57 m高双筒型旧硝铵造粒塔拆除爆破工况,通过分析双筒型造粒塔存在下落势能大与质量分布不均的结构特点,设计了中间起爆、逐段向双侧的爆破方式,以实现“定向爆破+内合”的倒塌效果。爆破设计方案中采用梯形爆破切口,并... 详细信息

针对复杂环境下57 m高双筒型旧硝铵造粒塔拆除爆破工况,通过分析双筒型造粒塔存在下落势能大与质量分布不均的结构特点,设计了中间起爆、逐段向双侧的爆破方式,以实现“定向爆破+内合”的倒塌效果。爆破设计方案中采用梯形爆破切口,并严格控制其周长及高度,适当保留底部支撑墙体并开设精确对称定向窗,使用高精度导爆管雷管结合孔内延时、孔外接力的复式闭合双回路起爆技术进行爆破施工。经理论分析计算,最终确定爆破切口长度为13.5 m、高度3.5 m。为验证设计方案的合理性,使用LS-DYNA仿真软件建立造粒塔三维有限元模型并进行了倒塌预分析。仿真计算结果显示:造粒塔爆破倒塌过程共历时约8.8 s,通过对造粒塔倒塌形态和顶部关键质点位移变化进行分析发现倒塌过程存在轻微下座,未发生前冲现象,总体方案的爆破参数选取合理,拆除爆破可达到预期效果。现场爆破完成后发现爆破倒塌效果与仿真计算结果基本一致,为同类型爆破工程提供了一定参考。

关键词：双筒造粒塔定向爆破分离式共节点数值模拟爆破设计

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既有溶洞岩体爆破装药结构优化及数值模拟

金属矿山 2022年第2期51卷 42-47页

作者：夏治园高朋飞钱明渊程路袁政委崔子恒安徽江南化工股份有限公司安徽合肥230088 安徽理工大学土木工程学院安徽淮南232000

为降低溶洞等不良地质条件对于台阶爆破作业的负面影响,基于既有溶洞露天爆破作业工况,运用AUTODYN数值仿真软件,建立二维有限元模型,针对孔身、孔底、孔间溶洞模型进行装药结构优化及仿真分析,重点对比分析了不同模型岩体损伤、孔壁压... 详细信息

为降低溶洞等不良地质条件对于台阶爆破作业的负面影响,基于既有溶洞露天爆破作业工况,运用AUTODYN数值仿真软件,建立二维有限元模型,针对孔身、孔底、孔间溶洞模型进行装药结构优化及仿真分析,重点对比分析了不同模型岩体损伤、孔壁压力和飞石速度差异。结果表明:对于孔身溶洞,相较于普通PVC管装药结构,采用尼龙编织袋装药爆破可有效提高爆炸冲击波对孔壁的压力,降低大块率,改善岩体松动效果;孔底溶洞采用底部填塞+上部装药外加台阶底部钻水平孔装药方式,可有效破除残留根底;对于贯通型孔间溶洞,采用底部装药+中间填塞+上部装药+顶部填塞的分段装药结构,并在前排钻辅助孔进行孔底装药,可有效改善岩体损伤破碎效果。

关键词：深孔台阶爆破数值模拟溶洞岩体损伤孔壁压力

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聚能切割钛合金板数值模拟及优化设计

火工品 2020年第4期 57-60页

作者：夏治园王猛王志富马刘博胡坤伦安徽理工大学化学工程学院安徽淮南232000

为研究钛合金板聚能切断问题,使用AUTODYN进行数值仿真,结合SPH算法,核定了聚能切割器结构参数并分析了钛合金板边界初始应力状态与切断效果的相关性。结果表明:在药型罩厚度0.4mm,装药长度9.6mm、厚度8mm时切断效果较为理想,采用外壳... 详细信息

为研究钛合金板聚能切断问题,使用AUTODYN进行数值仿真,结合SPH算法,核定了聚能切割器结构参数并分析了钛合金板边界初始应力状态与切断效果的相关性。结果表明:在药型罩厚度0.4mm,装药长度9.6mm、厚度8mm时切断效果较为理想,采用外壳体约束切割器或在边界施加位移约束、预应力均可在一定程度上改善切割效果。

关键词：聚能切断钛合金数值模拟边界条件