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二次爆炸作用下钢板-钢筋混凝土竖井变形特征及计算

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振动与冲击 2024年第24期43卷 169-177,224页

作者：孙善政卢浩刘渊王炜陈昊火箭军工程大学作战保障学院西安710025 陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

针对土中钢板-钢筋混凝土竖井结构受二次爆炸作用下的破坏特征和变形计算问题,基于竖井结构抗一次爆炸试验,开展有限元计算和理论分析。讨论了不同一次、二次爆炸比例爆距情况下竖井结构的破坏特征、一次爆炸工况对二次爆炸后结构变形... 详细信息

针对土中钢板-钢筋混凝土竖井结构受二次爆炸作用下的破坏特征和变形计算问题,基于竖井结构抗一次爆炸试验,开展有限元计算和理论分析。讨论了不同一次、二次爆炸比例爆距情况下竖井结构的破坏特征、一次爆炸工况对二次爆炸后结构变形的影响,提出了一次爆炸后竖井结构抗力衰减评价指标,参数化分析了竖井混凝土强度和钢板厚度对抗力衰减程度的影响规律和机理,构建了二次爆炸作用下竖井结构弹塑性变形计算方法。研究结果表明:二次爆炸作用与一次爆炸作用竖井结构破坏模式和破坏特征相同,但一次爆炸会导致结构发生塑性变形和抗力衰减,从而使二次爆炸时竖井结构变形增大,破坏程度加剧;可以采用结构广义刚度K_(stru)的衰减程度I表征一次爆炸后竖井结构的抗力变化,衰减程度I与一次爆炸竖井结构无量纲环向相对位移α1相关;混凝土强度对结构抗力衰减规律影响不大,钢板与混凝土厚度比的增大可以减缓结构抗力的衰减速度;结合竖井结构一次爆炸弹塑性变形计算方法和结构抗力衰减计算方法得到的二次爆炸作用下竖井结构弹塑性变形半经验计算方法与数值模拟计算结果误差小于8.1%,可以为竖井结构抗爆设计计算和毁伤评估提供依据。

关键词：二次爆炸竖井结构破坏特征弹塑性变形

基于平面网格求交算法的三维地质模型边界面重构方法

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岩土力学 2021年第6期42卷 1724-1732页

作者：姜逢宇黄牧熊自明孙善政陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

快速、高效地建立准确的三维地质模型是扩展三维地质模型工程应用的关键。目前已有多种方法能够快速、自动化建立B-rep三维地质模型,但当存在夹层、透镜体时,现有方法对其无法准确处理,导致在模型侧边界面上出现面单元重复的错误。针对... 详细信息

快速、高效地建立准确的三维地质模型是扩展三维地质模型工程应用的关键。目前已有多种方法能够快速、自动化建立B-rep三维地质模型,但当存在夹层、透镜体时,现有方法对其无法准确处理,导致在模型侧边界面上出现面单元重复的错误。针对这一问题,提出一种基于网格快速求交算法的模型侧边界面重构方法,按先建模后更新的思路,解决模型侧边界面上的重复面问题。首先基于钻孔数据建立各地层的地层面模型,根据地层层序连接各地层的上下地层面。其次建立地层侧边界面,构成完整的B-rep地层模型。再次将地层块体按普通地层和夹层进行分类,通过网格求交算法,求出夹层侧边界面上的三角网格和与之相交的普通地层侧边界面上的三角网格的交集多边形。最后使用约束Delaunay三角剖分算法将交集多边形三角化并更新至对应地层块体的网格列表,实现模型侧边界面的重构。将该方法应用于某区域的地质建模中,结果表明该方法自动化程度较高,当存在夹层、透镜体时,能够快速实现模型边界面的重构。

关键词：三维地质建模模型更新边界面重构自动建模

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混凝土靶侵爆条件下破坏深度的模型实验研究

爆炸与冲击 2021年第7期41卷 16-23页

作者：卢浩岳松林孙善政宋春明熊自明陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007

为研究混凝土靶侵彻后空腔对爆炸效应的影响,开展了450~700 m/s速度下混凝土靶体侵彻与爆炸模型实验。基于10组实验结果,结合量纲分析等方法,研究了侵彻结果对爆坑深度的影响。结果表明,可采用无量纲冲击系数表征侵彻深度、开坑体积以... 详细信息

为研究混凝土靶侵彻后空腔对爆炸效应的影响,开展了450~700 m/s速度下混凝土靶体侵彻与爆炸模型实验。基于10组实验结果,结合量纲分析等方法,研究了侵彻结果对爆坑深度的影响。结果表明,可采用无量纲冲击系数表征侵彻深度、开坑体积以及侵彻损伤值等侵彻效应,不考虑装药长径比的影响,侵彻后爆炸带来的破坏深度增加量h_(e)主要受无量纲冲击系数I_(p)与爆炸系数I_(e)的影响。利用实验数据获得了长径比为5时h_(e)的影响规律:(1) I_(p)较小时,侵彻深度较小,I_(e)的变化对爆炸弹坑深度h_(e)变化影响较小;(2)随着I_(p)的增加,h_(e)不断增加,但增加幅度逐渐变小,I_(e)对h_(e)的影响不断变大;(3)随着I_(p)增加到一定程度,h_(e)趋于常数,I_(e)对h_(e)的影响趋于稳定。

关键词：侵彻爆炸混凝土靶冲击系数破坏深度模型实验

常规武器二次爆炸作用下浅埋钢筋混凝土拱结构破坏规律

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爆炸与冲击 2023年第8期43卷 153-165页

作者：陈昊卢浩孙善政熊自明岳松林王德荣陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007

为研究常规武器二次爆炸作用下土中浅埋拱结构的破坏规律,对土中浅埋钢筋混凝土直墙拱结构进行爆炸试验和数值模拟。试验对结构模型设置多个缩比工况,同时,利用LS-DYNA对3组工况进行数值模拟。通过对比土中测点压力、结构测点速度和结... 详细信息

为研究常规武器二次爆炸作用下土中浅埋拱结构的破坏规律,对土中浅埋钢筋混凝土直墙拱结构进行爆炸试验和数值模拟。试验对结构模型设置多个缩比工况,同时,利用LS-DYNA对3组工况进行数值模拟。通过对比土中测点压力、结构测点速度和结构挠度等数据,发现模拟结果与试验结果基本一致并拓展了二次爆炸的数值模拟工况。结果表明:比例爆距设置在0.4~0.6 m/kg^(1/3),以保证结构以整体破坏为主。综合结构毁伤宏观描述和结构最大挠跨比,对整体作用下结构的毁伤等级进行划分。通过讨论结构的初始毁伤及不同爆炸顺序时钢筋混凝土直墙拱结构的破坏规律,结构受爆炸作用发生开裂、弯曲等破坏时,部分混凝土因开裂或进入塑性而退出工作,从而导致结构的刚度发生改变;结构最终毁伤程度受打击顺序影响,初次爆炸对结构最终损伤影响比重较大。

关键词：浅埋坑道钢筋混凝土结构二次爆炸破坏规律

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侵爆作用下混凝土靶破坏效应试验与数值模拟

振动与冲击 2022年第1期41卷 206-212页

作者：孙善政卢浩李杰熊自明邱艳宇王德荣陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

基于混凝土靶体的中低速侵彻后浅埋爆炸试验,开展装药长径比为5的混凝土预留孔爆炸、侵彻后裸装药爆炸及侵彻后带壳装药爆炸数值模拟研究。对比数值模拟与试验结果,验证了数值模拟模型及参数设置的合理性。结合数值模拟结果及量纲分析方... 详细信息

基于混凝土靶体的中低速侵彻后浅埋爆炸试验,开展装药长径比为5的混凝土预留孔爆炸、侵彻后裸装药爆炸及侵彻后带壳装药爆炸数值模拟研究。对比数值模拟与试验结果,验证了数值模拟模型及参数设置的合理性。结合数值模拟结果及量纲分析方法,确定了影响侵彻后带壳装药爆炸毁伤效果的主要影响因素。对比预留孔爆炸及侵彻后爆炸毁伤效果,分析了侵彻初始损伤对爆炸毁伤效果的影响。进行不同壳体厚度的侵彻后爆炸数值模拟,分析了壳体厚度对侵彻后爆炸毁伤效果的影响规律。结果表明:影响侵彻后带壳装药爆炸效果的主要因素为无量纲冲击系数I_(P)、无量纲爆炸系数I_(e)及无量纲壳体厚度δ/d_(e);随着I_(P)的增大,侵彻坑泄压影响减小,预留孔爆炸与侵彻后爆炸的毁伤效果逐渐接近;装药壳体较薄时,爆轰产物的聚集效应增强了爆炸毁伤效果,壳体较厚时,壳体破碎消耗能量较多,爆炸毁伤效果减弱。

关键词：侵彻爆炸带壳装药有限元分析毁伤特征

侧爆作用下土中竖井结构弹塑性变形特征分析及计算

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同济大学学报（自然科学版） 2023年第6期51卷 846-857页

作者：孙善政卢浩熊自明马云飞陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 陆军后勤部信息保障室北京100072

针对土中钢板-钢筋混凝土竖井结构在常规武器爆炸作用下塑性铰线形成前的动力响应问题,综合采用模型试验、有限元数值仿真方法,分析了竖井结构中远距离爆炸作用下的变形过程及特征,确定了以量纲一环向相对位移α1作为结构变形程度的判... 详细信息

针对土中钢板-钢筋混凝土竖井结构在常规武器爆炸作用下塑性铰线形成前的动力响应问题,综合采用模型试验、有限元数值仿真方法,分析了竖井结构中远距离爆炸作用下的变形过程及特征,确定了以量纲一环向相对位移α1作为结构变形程度的判据。推导了土中竖井结构在常规武器爆炸作用下的动力响应理论解,分析了按照弹性理论计算的量纲一环向相对位移α_(1e)和有限元计算得到的弹塑性量纲一环向相对位移α_(1p)的关系及其比值α_(1p)/α_(1e)的影响因素,构建了基于弹性解的弹塑性量纲一环向相对位移α_(1p)工程算法。提出了以量纲一环向相对位移α1作为结构变形程度的判据,并确定了结构闭环塑性铰线出现、破坏模式改变的阈值为α1=3%;对比了理论与数值模拟计算结果,验证了提出的理论计算方法可以较好地计算钢板-混凝土竖井组合结构在常规武器爆炸作用下弹性阶段的动力响应;结构长径比、结构缩尺比例、装药量大小对α_(1p)/α_(1e)随α_(1e)的变化规律的影响可以忽略;等效厚径比、钢板与混凝土厚度比较大及结构的相对高度较小时,计算得到的α_(1e)偏小,α_(1p)/α_(1e)较大。混凝土强度较大时,α_(1e)相同情况下结构塑性变形较小,α_(1p)/α_(1e)较小。

关键词：竖井结构爆炸作用弹塑性变形壳体振动理论

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爆炸作用下土中竖井结构荷载分布规律

陆军工程大学学报 2023年第1期2卷 18-27页

作者：孙善政卢浩陈昊王德荣陆军工程大学国防工程学院江苏南京210007

为研究爆炸作用下非饱和黏土中竖井上荷载分布规律,开展了8组土中竖井受侧向爆炸作用模型试验及24组数值模拟计算。通过对比数值模拟与试验结果,验证了数值模拟计算合理性。根据试验及数值模拟计算结果,分析了竖井上荷载的时空分布规律... 详细信息

为研究爆炸作用下非饱和黏土中竖井上荷载分布规律,开展了8组土中竖井受侧向爆炸作用模型试验及24组数值模拟计算。通过对比数值模拟与试验结果,验证了数值模拟计算合理性。根据试验及数值模拟计算结果,分析了竖井上荷载的时空分布规律,提出了能够合理描述荷载轴向、环向空间分布的预测公式。结果表明:(1)荷载轴向上是钟形分布,并且随着装药距离的增加分布越发均匀,且可以认为荷载在一定轴向范围内是同时达到的;(2)荷载环向呈现明显的时空不均匀性,侧压系数和背压系数都随着装药距离与结构直径比值的增大而增大;(3)分别采用修正的正态分布曲线和三角函数曲线描述荷载的轴向和环向分布是合理的。预测公式可以用于竖井结构抗爆分析。

关键词：爆炸荷载荷载分布竖井结构圆柱壳

钢包钢管混凝土防护门动力响应及其影响因素分析

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兵器装备工程学报 2022年第4期43卷 41-47页

作者：江中正孙善政卢浩岳松林陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

将钢包钢管混凝土防护门简化为正交各向异性简支板,采用代表体元惯性矩等效方法计算2个主方向的抗弯刚度,基于正交各向异性薄板理论得到板的自振频率及动力响应。通过理论计算和利用LS-DYNA有限元软件的数值模拟结果,分析钢管壁厚与钢... 详细信息

将钢包钢管混凝土防护门简化为正交各向异性简支板,采用代表体元惯性矩等效方法计算2个主方向的抗弯刚度,基于正交各向异性薄板理论得到板的自振频率及动力响应。通过理论计算和利用LS-DYNA有限元软件的数值模拟结果,分析钢管壁厚与钢板板厚对板自振频率和动力响应的影响,结果表明:随着钢板厚度增加,自振频率增加,防护门抗力提高,两者变化效果明显;随钢管壁厚增加,自振频率减小,防护门抗力提高,两者变化幅度较小。防护门设计时,在允许范围内应适当增加钢板厚度。

关键词：钢包钢板混凝土防护门等效刚度自振频率动力响应

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基于动态贝叶斯博弈的防护工程设计与决策

兵器装备工程学报 2020年第2期41卷 209-215页

作者：耿昊卢浩黄牧孙善政郑辰翔陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007 中国人民解放军95979部队沈阳110000

提出一种基于动态贝叶斯博弈的攻防博弈模型,克服传统工程设计中仅考虑单方决策的弊端,充分考虑综合防护方和武器打击方的收益以及双方策略的变化因素,计算出双方最优策略集,使攻击前后防护方的设计策略保持稳定,结果也更加可靠。

关键词：博弈论防护工程动态贝叶斯博弈设计策略攻防对抗