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航空动力锂离子电池热失控行为与气体燃爆危险性研究进展 被引量：1
1
作者 杨娟 牛江昊 +3 位作者 魏陟珣 胡佳宁 包防卫 张青松 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第2期85-102,共18页
动力锂离子电池的安全问题是制约电动航空器运行与适航取证的技术瓶颈问题,影响全球电动航空的发展。由锂离子电池热失控引发的燃烧、爆炸等失效事件会造成机毁人亡的灾难性后果。旨在为相关研究人员介绍锂离子电池热失控爆炸特性的研... 动力锂离子电池的安全问题是制约电动航空器运行与适航取证的技术瓶颈问题,影响全球电动航空的发展。由锂离子电池热失控引发的燃烧、爆炸等失效事件会造成机毁人亡的灾难性后果。旨在为相关研究人员介绍锂离子电池热失控爆炸特性的研究现状,从锂离子电池热失控燃爆行为、热失控气体爆炸极限和热失控气体爆炸危险性评估3个方面进行阐述:在锂离子电池热失控燃爆行为方面,介绍了锂离子电池热失控发展过程,分析了热失控冲击特征参数测定方法,总结了热射流演变机制及射流火焰的模拟仿真与实验方法;针对热失控气体的爆炸极限,对比国内外气体爆炸极限测试标准,总结了热失控气体爆炸极限理论计算方法,并介绍了原位检测爆炸极限的创新方法;在热失控气体爆炸危险性评估方面,介绍了老化锂离子电池危险性评估方法,以及爆炸危险性参数指标。提出未来的研究将侧重于先进诊断技术、增强电解质稳定性、多尺度建模、先进抑制技术以及建立标准化测试流程和技术法规等领域。 展开更多
关键词 航空动力锂离子电池 热失控 气体燃爆 爆炸冲击
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含初始损伤饱水花岗岩的冲击破坏规律
2
作者 褚怀保 陈璐阳 +3 位作者 杨小林 王东辉 魏海霞 孙博 《爆炸与冲击》 EI CAS 北大核心 2025年第1期51-64,共14页
为研究饱水和初始损伤对冲击荷载下花岗岩宏观和微观破坏特征的影响,开展了X射线衍射、霍普金森和扫描电镜试验,利用分形维数对花岗岩的破碎块度和断口形貌进行了分析,探讨了图像放大倍数对分形维数的影响,分析了冲击荷载下饱水后花岗... 为研究饱水和初始损伤对冲击荷载下花岗岩宏观和微观破坏特征的影响,开展了X射线衍射、霍普金森和扫描电镜试验,利用分形维数对花岗岩的破碎块度和断口形貌进行了分析,探讨了图像放大倍数对分形维数的影响,分析了冲击荷载下饱水后花岗岩的微观致裂机制。结果表明:饱水后花岗岩中角闪石、钠长石、微斜长石和石英的占比减少,高岭石占比显著提高;随着初始损伤的增大,花岗岩的动态峰值应力逐渐减小,而破碎程度和块度分形维数逐渐增大,且初始损伤对块度分形维数的影响大于饱水的影响;随着初始损伤的增加,断口出现更多的微裂纹和碎屑,断口图像的分形维数也逐渐增加;放大倍数在400~3200范围内时,断口图像分形维数随着图像放大倍数的增大而增加,超过3200后,分形维数减小。 展开更多
关键词 岩石动力学 矿物成分 破碎块度 断口微观形貌 分形维数
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基于简易冲击分解模型的爆轰驱动硅橡胶数值模拟及实验解读
3
作者 刘军 殷建伟 张凤国 《爆炸与冲击》 EI CAS 北大核心 2025年第1期123-132,共10页
为了反映爆轰驱动下硅橡胶发生冲击分解反应的物理过程,提出了一种简易的硅橡胶冲击分解模型。基于该模型,对爆轰驱动含硅橡胶夹层钢板实验进行了模拟,并分析解读了钢板的自由面速度。结果表明,实验中硅橡胶发生了冲击分解反应,导致钢... 为了反映爆轰驱动下硅橡胶发生冲击分解反应的物理过程,提出了一种简易的硅橡胶冲击分解模型。基于该模型,对爆轰驱动含硅橡胶夹层钢板实验进行了模拟,并分析解读了钢板的自由面速度。结果表明,实验中硅橡胶发生了冲击分解反应,导致钢板的自由面速度曲线出现了首次起跳中间速度平台及首次起跳速度峰值降低的现象。受硅橡胶冲击分解影响,首次入射波压力将在临界冲击分解压力附近弛豫一段时间,再继续升高至最高压力。该压力波作用于钢板的自由面后,出现了自由面速度在中间速度平台停留一段时间,之后继续升高至速度峰值的现象。硅橡胶冲击分解后的气相物质可压缩性较高,首次加载波内较多的能量被用于压缩气体做功,导致首次波传播至自由面时能量衰减,峰值压力降低,首次起跳速度峰值降低。 展开更多
关键词 硅橡胶 爆轰驱动 冲击分解 分解压力
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超高速撞击条件下混凝土靶体内应力波的测量和分析
4
作者 钱秉文 周刚 +4 位作者 陈春林 马坤 李艺烁 高鹏飞 尹立新 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期128-139,共12页
为探究超高速撞击条件下混凝土靶内的应力波特性,建立了基于PVDF(polyvinylidene difluoride)压电应力计的应力波测试系统,研究了PVDF压电应力计的标定方法,测量了克级柱形93W钨合金弹体超高速撞击条件下混凝土靶体内的应力波形,并利用... 为探究超高速撞击条件下混凝土靶内的应力波特性,建立了基于PVDF(polyvinylidene difluoride)压电应力计的应力波测试系统,研究了PVDF压电应力计的标定方法,测量了克级柱形93W钨合金弹体超高速撞击条件下混凝土靶体内的应力波形,并利用数值模拟方法分析了应力波的产生和传播机制。结果表明:PVDF压电应力计的动态灵敏度系数为(17.5±0.5)pC/N;信噪比高的超高速撞击条件下实验测量的混凝土靶内的应力波形与数值模拟结果吻合较好,模拟和实验获得的应力波峰值的最大偏差不超过20%。 展开更多
关键词 超高速撞击 应力波 PVDF 钨合金弹 混凝土靶 二级轻气炮
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基于PCA-BPNN的桥梁爆炸荷载时程预测
5
作者 杜晓庆 何益平 +2 位作者 邱涛 程帅 张德志 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第3期77-91,共15页
人工智能方法是预测爆炸荷载的新手段,但现有方法主要用于预测爆炸冲击波的超压峰值或冲量,而用于预测反射超压时程的研究不多。针对这一问题,以平面冲击波绕射桥梁主梁为对象,提出了一种基于主成分分析(principal components analysis,... 人工智能方法是预测爆炸荷载的新手段,但现有方法主要用于预测爆炸冲击波的超压峰值或冲量,而用于预测反射超压时程的研究不多。针对这一问题,以平面冲击波绕射桥梁主梁为对象,提出了一种基于主成分分析(principal components analysis,PCA)和误差反向传播神经网络(backpropagation neural network,BPNN)的桥梁爆炸冲击波反射超压时程预测模型。该预测模型利用PCA降维处理时程数据,基于多任务学习的BPNN算法,提出了考虑超压峰值和冲量峰值影响的损失函数,使模型能有效预测不同入射超压下的桥梁冲击波荷载时程。通过分析多任务学习模型、多输入单输出模型和多输入多输出模型等3种BPNN模型,发现多任务学习模型的预测精度最高,而多输入多输出模型难以有效适应当前预测任务需求。采用多任务学习模型预测得到的桥梁表面各测点位置的反射超压时程、超压峰值精度较高,决定系数R2分别为0.792和0.987,作用在箱梁上的合力时程和扭矩时程预测值也与数值模拟值较为吻合。同时,该模型对内插值预测的表现优于外推值预测,但其在预测外推值方面同样展现出了一定的能力。 展开更多
关键词 爆炸荷载预测 反射超压时程 误差反向传播神经网络 主成分分析 多任务学习
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一种PETN基超薄片炸药的爆轰性能及比冲量特性
6
作者 郭志昀 卢强 +2 位作者 丁洋 张亮永 李进 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期48-56,共9页
薄片炸药加载技术是实验室考核X射线辐照下空间结构动态响应的重要手段。为实现新型空间飞行器结构考核所需的超低比冲量化爆加载载荷,研制了以PETN为主炸药、高聚物橡胶为黏结剂的超薄片炸药。薄片炸药中PETN的质量分数为90%~92%,厚度... 薄片炸药加载技术是实验室考核X射线辐照下空间结构动态响应的重要手段。为实现新型空间飞行器结构考核所需的超低比冲量化爆加载载荷,研制了以PETN为主炸药、高聚物橡胶为黏结剂的超薄片炸药。薄片炸药中PETN的质量分数为90%~92%,厚度范围为0.15~0.50 mm,密度范围为1.63~1.68 g/cm3,爆速范围为7.44~7.71 km/s。基于炸痕法的爆轰性能实验结果表明:厚度为0.15~0.50 mm的薄片炸药可由装药线密度为0.2 g/m的柔爆索可靠引爆,厚度为0.20~0.50 mm的炸药条均能可靠传爆。利用冲击摆测量装置对不同直径、不同厚度薄片炸药的比冲量特性进行了测试,结合理论分析,得出薄片炸药的比冲量与厚度成正比,比例系数为3418.56 Pa·s/mm,成功实现了厚度为0.20 mm、比冲量约为680 Pa·s超薄片炸药的研制。 展开更多
关键词 超薄片炸药 PETN 柔爆索 爆轰性能 比冲量
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金属飞片起爆间隙对TATB基炸药到爆轰距离的影响
7
作者 郭刘伟 刘宇思 +2 位作者 王伟 何雨 桂毓林 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期41-47,共7页
为获得间隙尺寸对金属飞片起爆TATB基钝感炸药到爆轰距离的影响,采用激光测速技术和太赫兹波测速技术,对不同间隙飞片起爆TATB基钝感炸药的动作过程开展了实验研究,获得了钛飞片在0~20 mm间隙内的速度发展历程、击靶速度及形貌,给出了T... 为获得间隙尺寸对金属飞片起爆TATB基钝感炸药到爆轰距离的影响,采用激光测速技术和太赫兹波测速技术,对不同间隙飞片起爆TATB基钝感炸药的动作过程开展了实验研究,获得了钛飞片在0~20 mm间隙内的速度发展历程、击靶速度及形貌,给出了TATB基钝感炸药在不同起爆间隙下的到爆轰距离。结果表明:随着起爆间隙的增大,TATB基钝感炸药的到爆轰距离呈非单调变化特征,与飞片的速度及结构特性相关。飞片起爆炸药的5个速度阶段中,飞片主体与层裂层融合完成阶段的飞片起爆能力最强,隔层起爆次之,层裂层发生前的速度衰减阶段及层裂层与飞片主体融合过程中的飞片起爆能力最弱。 展开更多
关键词 TATB钝感炸药 到爆轰距离 间隙尺寸 飞片速度
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动态恒速剪切下砂岩粗糙结构面的力学行为及嗣后渗流特性
8
作者 蔚立元 武东阳 +2 位作者 苏海健 袁紫宸 鞠明和 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期92-108,共17页
为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面的渗流特性:首先,采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验,分析了剪切速率以及结构面粗糙度系数对峰值抗剪强度以及滑移特征的影响;随后,... 为了探究岩石粗糙结构面的动态剪切力学响应以及损伤结构面的渗流特性:首先,采用动态恒速剪切系统对砂岩粗糙结构面开展不同剪切速率条件下的剪切力学试验,分析了剪切速率以及结构面粗糙度系数对峰值抗剪强度以及滑移特征的影响;随后,利用三维扫描技术获得动态剪切前后粗糙结构面的损伤特征,并开展不同围压条件下的损伤结构面渗流试验,探究动态剪切作用后损伤结构面的嗣后渗流特性。动态剪切试验结果表明,砂岩结构面的动态峰值抗剪强度随着剪切速率的增加而降低,而剪切速率对剪切刚度的影响规律不明显。随着剪切速率由50 mm/s增加至210 mm/s,粗糙度系数为12.43的砂岩结构面峰值抗剪强度由8.49 MPa下降至6.88 MPa。此外,在相同剪切速度条件下,砂岩结构面的动态峰值抗剪强度随着结构面粗糙度的增加而增大。损伤砂岩结构面高程分布频率均随着剪切速度的增加而下降。相同粗糙度条件下,结构面损伤程度随着剪切速率的增加总体呈上升趋势,导致裂隙开度降低,进而影响结构面的渗透性能。渗流试验结果表明,动态剪切作用后的损伤砂岩结构面水力梯度和体积流量关系符合Forchheimer方程。此外,在相同的围压条件下,损伤结构面的渗透系数随着剪切速率的增加而降低,而随着粗糙度系数的增加而升高。 展开更多
关键词 动态恒速剪切 砂岩粗糙结构面 剪切速率 峰值抗剪强度 损伤特征 渗流特性
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基于正交试验的U形通风采煤工作面瓦斯爆炸超压影响因素分析
9
作者 刘佳佳 张翔 +3 位作者 高志扬 张扬 陈玖强 靳马超 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期163-176,共14页
为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律,并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性,利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先,根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型,并依据前人实验方案进行了数值模拟... 为探究U形通风采煤工作面瓦斯爆炸的传播规律,并探讨瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性,利用Fluent模拟软件并结合某矿3906工作面情况开展了数值模拟研究。首先,根据瓦斯爆炸机理搭建了数学模型,并依据前人实验方案进行了数值模拟,以此验证了该数学模型的可靠性;其次,依序进行了模拟关键参数的优化,并得到了关键参数网格尺寸、迭代步长和点火温度的最合理设置分别为0.2 m、0.05 ms和1900 K,通过拟合得到了工作面爆炸超压峰值及其到达时间与爆心距之间的函数关系。通过正交试验分析了瓦斯爆炸超压衰减对不同影响因素的敏感性。极差分析结果表明,温度、瓦斯体积分数和瓦斯积聚区压力3个主控因素的极差值依次减小,温度对于爆炸超压衰减的影响最显著,其中R值达到5.928。运用方差分析对影响瓦斯爆炸超压衰减率的主控因素进行了显著性研究,结果表明,温度的方差值最大,瓦斯积聚区压力的方差值次之,瓦斯体积分数的方差值最小,其中温度的显著值F达到31.835,其余两项不显著。 展开更多
关键词 U形通风 采煤工作面 瓦斯爆炸 超压衰减率 正交试验
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装药结构中纵向气隙对炸药爆轰输出性能的影响
10
作者 郭文灿 张志强 +2 位作者 邓顺益 黄文斌 裴红波 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期33-40,共8页
为阐明装药结构中纵向气隙对炸药爆轰输出性能的影响,基于激光照明结合超高速分幅成像技术研究了HMX基炸药爆轰正向驱动及滑移驱动下钢板的变形及损伤情况,并通过密排光纤测速技术测量了钢板的运动速度,实现了气隙影响下钢板附带损失的... 为阐明装药结构中纵向气隙对炸药爆轰输出性能的影响,基于激光照明结合超高速分幅成像技术研究了HMX基炸药爆轰正向驱动及滑移驱动下钢板的变形及损伤情况,并通过密排光纤测速技术测量了钢板的运动速度,实现了气隙影响下钢板附带损失的量化表征。结果表明,纵向气隙宽度为0.05、0.10和0.20 mm时,爆轰正向驱动下,钢板的运动模式发生了显著变化,中心点的运动趋势由阶跃式上升转变为斜波式上升,且爆轰波的超前时间大幅度增加,钢板有明显的变形和破坏击穿现象;爆轰滑移驱动下,钢板的运动模式和爆轰波的超前时间基本不变,钢板没有出现明显的变形和击穿现象。爆轰正向驱动下,前驱冲击波和两侧爆轰波构成的楔形波系是造成底部钢板破坏击穿的关键;爆轰滑移驱动下,前驱冲击波和爆轰波作用于侧面钢板的动量分量较小,不会造成明显的变形和损伤。 展开更多
关键词 气隙 爆轰 炸药 裂纹
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端到端机器学习代理模型构建及其在爆轰驱动问题中的应用
11
作者 柏劲松 刘洋 +1 位作者 陈翰 钟敏 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期19-30,共12页
人工智能/机器学习方法能够发现数据中隐藏的物理规律,构建状态参数与动态结果之间端到端的代理模型,可高效解决强耦合、非线性、多物理等复杂工程问题。在高度非线性的爆炸与冲击动力学领域,选择了一个经典的爆轰驱动问题作为研究对象... 人工智能/机器学习方法能够发现数据中隐藏的物理规律,构建状态参数与动态结果之间端到端的代理模型,可高效解决强耦合、非线性、多物理等复杂工程问题。在高度非线性的爆炸与冲击动力学领域,选择了一个经典的爆轰驱动问题作为研究对象,以数值模拟结果作为机器学习代理模型的训练数据,将正向模拟与逆向设计有机结合起来,基于深度神经网络技术,构建了特征位置速度剖面、材料动态变形与工程因素之间端到端的代理模型,给出了代理模型的计算精确度,验证了代理模型从速度剖面反演工程因素的能力。结果表明:端到端代理模型具有较高的预测能力,其预测的速度剖面与工程因素估计的相对误差均小于1%,可用于高度非线性的爆炸与冲击动力学问题的快速设计、高精度预测和敏捷迭代。 展开更多
关键词 计算爆炸力学 爆轰驱动 人工智能 机器学习 端到端代理模型 深度神经网络
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缓倾结构面岩体在梯度应力作用下的岩爆模型
12
作者 吝曼卿 卢祥龙 +3 位作者 夏元友 张兰 廖奇 杨涛 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期167-180,共14页
深部开挖引起的围岩梯度应力和岩层天然赋存的缓倾硬性结构面是影响岩爆特性的重要因素。借助气液复合加载的岩爆模拟装置,对预制含不同硬性缓倾结构面大尺寸(400 mm×600 mm×1 000 mm)类岩体试件进行了三向加载-单面卸载的应... 深部开挖引起的围岩梯度应力和岩层天然赋存的缓倾硬性结构面是影响岩爆特性的重要因素。借助气液复合加载的岩爆模拟装置,对预制含不同硬性缓倾结构面大尺寸(400 mm×600 mm×1 000 mm)类岩体试件进行了三向加载-单面卸载的应力梯度加卸载岩爆试验,通过数字图像相关(digital image correlation,DIC)、声发射、红外辐射和高速摄影等多种监测手段,研究了含缓倾结构面试件的岩爆演化特征及破坏机制。研究结果表明:缓倾结构面的存在对试件的破坏模式具有控制性作用,在极大程度上制约了岩爆坑的边界与形态,并加速了岩爆的发生;验证了试件发生岩爆的位置主要分布在试件结构面之间的区域,且该区域的红外辐射值和DIC应变场在破坏之前显著高于卸载面其他位置;随着缓倾结构面倾角的增大,试件声发射峰值能量和累计能量均随之增大,产生的剪切破坏占总破坏比例上升,孕育的岩爆烈度增强。 展开更多
关键词 岩爆 缓倾结构面 梯度应力 破坏特征 声发射 数字图像相关
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增材制造用铝及铝硅合金粉尘的爆炸特性
13
作者 赵江平 张舒淇 +1 位作者 钟兴润 于凯楠 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期170-180,共11页
为探究常用增材制造用铝及铝硅合金粉尘的爆炸特性,采用20 L球形爆炸装置,对Al、Al-12Si和Al-20Si等3种样品进行密闭空间内的爆炸实验,测试其在不同影响因素下爆炸参数的变化,采用热重分析-差示扫描量热法分析样品的热氧化特性。结果表... 为探究常用增材制造用铝及铝硅合金粉尘的爆炸特性,采用20 L球形爆炸装置,对Al、Al-12Si和Al-20Si等3种样品进行密闭空间内的爆炸实验,测试其在不同影响因素下爆炸参数的变化,采用热重分析-差示扫描量热法分析样品的热氧化特性。结果表明:随着合金中硅含量的增加,爆炸下限升高,最大爆炸压力及爆炸峰值温度下降,氧化过程的放热量减少,氧化速率减慢;Al、Al-12Si和Al-20Si达到最大爆炸压力的质量浓度分别为300、750和900 g/m^(3);当点火能量增加时,铝硅合金的最大爆炸压力上升速率的增幅低于铝粉;环境温度变化对样品爆炸下限的影响小于粒径变化带来的影响。根据爆炸产物的X射线衍射测试分析铝硅合金的爆炸机理,发现爆炸是由颗粒受热汽化形成的气态铝和气态硅组成的可燃气体与氧气混合燃烧所致。 展开更多
关键词 铝合金粉尘 粉尘爆炸 爆炸温度 爆炸下限 环境温度 最大爆炸压力
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考虑裂隙粗糙度的岩体单轴压缩动态损伤模型
14
作者 刘红岩 薛雷 +4 位作者 张光雄 王光兵 王基禹 和铁柱 邹宗山 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期42-52,共11页
为了在裂隙岩体动态损伤模型中考虑裂隙粗糙度的影响:首先,基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何参数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型,通过引入Barton建立的粗糙裂隙JRC-JCS抗剪强度模型,提出了能够考虑裂隙粗糙度的岩... 为了在裂隙岩体动态损伤模型中考虑裂隙粗糙度的影响:首先,基于前人提出的能够同时考虑裂隙几何参数、强度参数及变形参数的岩体宏观损伤变量计算模型,通过引入Barton建立的粗糙裂隙JRC-JCS抗剪强度模型,提出了能够考虑裂隙粗糙度的岩体宏观损伤变量计算模型;其次,将该计算模型引入到前人提出的考虑宏细观缺陷耦合的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型中,建立了能够考虑裂隙粗糙度的非贯通裂隙岩体单轴压缩动态损伤模型;最后,通过参数敏感性分析研究了裂隙粗糙度(JRC)、裂隙面基本摩擦角φb、裂隙长度2a对岩体动态力学特性的影响。结果显示,当JRC由0分别增加到10和20时,岩体动态峰值强度由26.42 MPa分别增加到27.28和28.37 MPa;当φb由0°分别增加到15°和30°时,岩体动态峰值强度由26.24 MPa分别增加到27.28和28.80 MPa;当2a由1 cm分别增加到2和3 cm时,岩体动态峰值强度由31.37 MPa分别降低至27.28和23.90 MPa。同时为了更精确地刻画裂隙面粗糙度的影响,将裂隙面分形维数引入到岩体动态损伤模型中,不但提高了模型计算精度,而且拓宽了其应用范围,更便于实际工程应用。 展开更多
关键词 非贯通裂隙岩体 裂隙粗糙度系数 应力强度因子 JRC-JCS抗剪强度模型 单轴压缩动态损伤模型
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围压作用下等离子体的爆破破岩效应
15
作者 王雁冰 李雪 +4 位作者 王兆阳 黄晢航 梅洪嘉 李阳阳 罗林 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期133-149,共17页
为给深部应力作用下爆破破岩工程提供新型破岩方法,开展了4组不同围压作用下的等离子体砂岩爆破实验,通过CT扫描和三维重构,对比分析了岩石内部三维裂纹的形态结构和分布状况,研究了等离子体爆破破岩技术在不同围压作用下的破岩效果,并... 为给深部应力作用下爆破破岩工程提供新型破岩方法,开展了4组不同围压作用下的等离子体砂岩爆破实验,通过CT扫描和三维重构,对比分析了岩石内部三维裂纹的形态结构和分布状况,研究了等离子体爆破破岩技术在不同围压作用下的破岩效果,并通过LS-DYNA进行了数值模拟,建立了等离子体等效炸药模型,补充验证了耦合应力场中等离子体爆破的作用规律,探究了不同围压作用下等离子体爆破破岩机理以及在爆破过程中岩体内部的裂纹扩展、分布及损伤演化规律。结果表明:相同电压作用下,随着三向围压的升高,岩石表面裂纹的数量和分布范围都呈逐渐减小的趋势,砂岩内部裂纹的复杂程度和贯通程度显著降低。由于在等离子体爆破产生的动态应力场和围压作用产生的静态应力耦合场中,等离子体爆破产生的冲击波在爆炸初始阶段发挥主要作用,不同围压作用下岩石的裂纹形态和中心膨胀区域未出现明显差异,随着冲击波的衰减,三向围压在等离子体爆破过程的中后期发挥决定作用,抑制岩体的裂纹扩展和损伤演化。同时,围压越高,其对岩体内部裂纹扩展的抑制效果越显著,导致岩石内部三维裂纹的体分形维数和损伤度与围压均近似呈线性减小关系。 展开更多
关键词 等离子体爆破 围压 裂纹空间形态 三维重构 LS-DYNA
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多次落石冲击下棚洞结构动力响应数值模拟
16
作者 刘红岩 吕泽鹏 +4 位作者 刘康琦 周月智 常书瑞 薛雷 张光雄 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期157-169,共13页
为探究多次落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,建立并验证了基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的落石冲击棚洞FEM-SPH耦合数值模型,并结合LS-DYNA完全重启动技术,研究了落石冲击速度、质量、冲击角度、形状等4个因素对多次落石冲击棚洞结构... 为探究多次落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,建立并验证了基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件的落石冲击棚洞FEM-SPH耦合数值模型,并结合LS-DYNA完全重启动技术,研究了落石冲击速度、质量、冲击角度、形状等4个因素对多次落石冲击棚洞结构动力响应的影响。结果表明:冲击力、缓冲层顶部冲击位移、棚顶位移、棚洞塑性应变均与落石质量、速度、冲击方向与棚洞平面的夹角呈正相关;长方体落石冲击产生的冲击力、棚顶位移和塑性应变均大于球体落石,球体落石产生的冲击位移大于长方体;对于长方体落石,冲击位移、棚顶位移、塑性应变与接触面积呈负相关;随着落石冲击次数的增加,峰值冲击力通常会先增大而后趋于稳定。 展开更多
关键词 棚洞结构 动力响应 FEM-SPH耦合数值模型 冲击力 多次落石
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钻地弹侵彻深度尺寸效应分析与实用计算公式
17
作者 何勇 徐天涵 +2 位作者 张效晗 随亚光 邢灏喆 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第4期90-107,共18页
缩比模型试验是研究弹体侵彻规律的重要手段,模型试验结果与原型之间的尺寸效应是建立侵深计算方法必须解决的问题。依据已有基础理论推导了钻地弹侵彻岩石类靶体介质的应力与应变状态演化和弹体侵彻阻抗函数,得到了表征尺寸效应的弹径... 缩比模型试验是研究弹体侵彻规律的重要手段,模型试验结果与原型之间的尺寸效应是建立侵深计算方法必须解决的问题。依据已有基础理论推导了钻地弹侵彻岩石类靶体介质的应力与应变状态演化和弹体侵彻阻抗函数,得到了表征尺寸效应的弹径系数公式,并在常规钻地弹侵彻速度范围内对弹形系数和弹径系数作了简化分析,提出了常规钻地弹侵彻岩石类介质的实用计算公式,系数可直接由弹靶参数确定。结果表明,弹体侵彻阻抗的主要影响因素是靶体波阻抗,尺寸效应是由于靶体破坏区范围不满足几何相似律,弹形系数可简化为弹头长径比的线性函数,平头弹弹形系数为0.57,弹径系数由侵彻空腔半径与破碎区半径之比决定,对于常规钻地弹,弹径系数可取1.2~1.4。侵深理论公式与试验结果对比符合较好,具有较高的可靠性。 展开更多
关键词 侵彻深度 刚性弹 尺寸效应 弹径系数 弹形系数
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循环冲击作用下砂岩裂缝扩展及渗透率响应特征
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作者 王伟 刘泽 +4 位作者 牛庆合 常江芳 袁维 郑永香 商松华 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第6期78-91,共14页
为了研究循环冲击作用下砂岩型铀矿的裂缝及渗透率特征,通过霍普金森杆实验系统对砂岩试样进行了循环冲击,分别在试样冲击3次、6次和9次后,测得砂岩试样的动态力学特性。随后,对冲击后的砂岩试样进行CT扫描,并对扫描得到的裂隙进行了三... 为了研究循环冲击作用下砂岩型铀矿的裂缝及渗透率特征,通过霍普金森杆实验系统对砂岩试样进行了循环冲击,分别在试样冲击3次、6次和9次后,测得砂岩试样的动态力学特性。随后,对冲击后的砂岩试样进行CT扫描,并对扫描得到的裂隙进行了三维重构,从而测得孔隙裂隙参数的变化,并对冲击后试样内部结构及损伤影响进行分析。进一步,利用微观渗流模拟对试样进行渗透性分析,获得试样的模拟渗透率变化特征。最后,进行了冲击后试样的渗透率室内试验,测得实际渗透率的变化情况。结果显示:循环冲击使得试样产生累积损伤,降低了其动态力学性能,随着冲击次数的增加,试样内能量循环蓄积-释放,导致裂缝“扩展-压实-再扩展-再压实”;循环冲击过程中,试样内部小而孤立的裂缝逐步形成大且相互贯通的裂缝,而中裂缝同时存在错断、连通的双重效应,呈现非线性变化特征;循环冲击作用使得试样内产生更多复杂裂缝,导致流体渗流通道更多、渗流规模更大;循环冲击3次时,试样形成单一裂缝,渗透率提升340.91%~380.00%;循环冲击6次时,裂缝初步连通,渗透率提升1 468.18%~2 893.33%;循环冲击九次时,形成连通裂缝网络,渗透率提升4 718.18%~9 380.00%。研究表明,循环冲击作用能够显著提高砂岩的渗透率,裂缝扩展和连通是渗透率提升的关键驱动因素。 展开更多
关键词 砂岩型铀矿 循环冲击 SHPB CT扫描 渗流模拟
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航空动力锂离子电池热失控高温与冲击危害的被动防护包容性
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作者 杨娟 梁焰彭 +2 位作者 刘媛 刘添添 张青松 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第2期115-125,共11页
锂离子电池热失控造成的热冲击将损坏安装结构,对周围人员和设备安全构成威胁,是限制其在航空领域应用的关键问题。通过自主搭建的锂离子电池热失控高温冲击实验平台研究发现,单节电池热冲击对电池包顶板的冲击压力高达13.23 kPa,致使... 锂离子电池热失控造成的热冲击将损坏安装结构,对周围人员和设备安全构成威胁,是限制其在航空领域应用的关键问题。通过自主搭建的锂离子电池热失控高温冲击实验平台研究发现,单节电池热冲击对电池包顶板的冲击压力高达13.23 kPa,致使其外表面温度高达274℃。为了有效包容锂离子电池热失控造成的高温冲击危害,提出了电池包顶板涂敷防火涂层的被动防护方法。通过实验研究发现,环氧树脂基膨胀型防火涂层可通过膨胀有效阻隔锂离子电池热失控冲击压力的影响,通过吸收热量降低并延缓电池包顶板的温度上升。分析锂离子电池热失控包容性验证实验结果可知,1.0 mm厚的E80S20涂层和E85S15B3涂层分别使电池包顶板最高温度下降52.16%和55.80%,结构最高形变分别降低72.2%和44.4%。研究结果表明,防火涂层被动防护技术能够有效提升电池舱体对热失控高温和冲击危害的包容性,可作为航空动力锂离子电池系统安全性设计的有效措施。 展开更多
关键词 锂离子电池 热冲击 防火涂层 被动防护 热失控包容性
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低温循环老化航空锂离子电池热失控的爆炸危险性
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作者 杨娟 魏陟珣 +2 位作者 牛江昊 闫晓亮 张青松 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第2期103-114,共12页
鉴于全寿命周期内循环老化后航空锂离子电池热失控反应较新电池有显著差异,且低温环境对锂离子电池系统重大失效危险性影响更加贴近低空实际飞行场景,自主搭建了锂离子电池热失控及气体爆炸测试平台,采用锂离子电池的热失控时间、表面... 鉴于全寿命周期内循环老化后航空锂离子电池热失控反应较新电池有显著差异,且低温环境对锂离子电池系统重大失效危险性影响更加贴近低空实际飞行场景,自主搭建了锂离子电池热失控及气体爆炸测试平台,采用锂离子电池的热失控时间、表面峰值温度和热失控超压及热失控气体的爆炸极限、压力及温度为关键参数,探讨低温(-10℃)循环老化对锂离子电池热失控爆炸危险性的影响。实验结果显示,常温循环老化锂离子电池较新电池热失控时间明显提前和电池安全阀开启到完全热失控的时间间隔明显增长,分别为559.86和122.56 s,且热失控气体爆炸下限升高30.95%,气体爆炸压力降低至258.6 kPa;低温环境因素则会使老化锂离子电池热失控的爆炸危险性发生显著变化,导致热失控时间提前至412.38 s,安全阀打开到完全热失控的时间间隔缩短至56.66 s,并使热失控气体爆炸下限降低20.49%,爆炸压力高达319.5 kPa。 展开更多
关键词 热失控 循环老化 航空锂离子电池 爆炸极限 低温环境
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