爆炸应力波

透波

1、一种壁厚渐变蜂窝宽带透波结构

采用介电常数渐变结构是一种有效实现宽带透波的方法。通过一种壁厚渐变六边形蜂窝结构实现，方法：根拯蜂窝等效介电常数的近似计算公式和介质介电常数变化分布，计算出该渐变结构的几何参数。结果表明该结构在垂直入射和大入射角情况下，具有良好的宽带透波特性。介电常数渐变材料广泛应用于宽带透波、吸波材料设计领域。仿真结果表明该结构在垂直入射和大角度入射条件下较实心结构具有良好的宽带特性，同时通过仿真验证了该结构周期参数对透波性能的影响。结果表明，要使等效介电常数满足设讣要求，该结构周期要远小于工作波长。然而由于加工工艺限制，周期无法无限变小。因此最好根据实际频率上限需要选择合适的周期。另外，由于该结构蜂窝孔集露在外界环境可能在实际应用中带来不便，可以考虑通过对蜂窝孔填充低介电常数泡沫材料来避免。

2、对防电磁脉冲屏蔽室与隔丧地板关系的看法

一些重要的指挥、通信房间既要防电磁脉冲又要隔農，关于计算机屏蔽室与隔震地板就在屏蔽室内部的争论。结论：：屏蔽室应在隔震地板上安装制作。

3、空气冲击波作用于柔性防爆墙的透射和绕射效应分析一年鑫哲

为研究爆炸空气冲击波作用于柔性防爆墙后发生的透射和绕射现象及规律，采用数值模拟方法计算，分析了墙后发生的透射和绕射现象，比较了压力波形的变化特点，得到了墙后压力场变化分布规律。计算结果表明，柔性墙背后的压力存在两个主要峰值，分别为透射压力峰值和绕射压力峰值。

消波

1、双层介质抗無炸震塌结构的性能研究

采用碎石上回填层与钢筋混凝上结构作为抗爆炸役塌结构，若选用低阻抗混凝土做回填层，具有较好的消波吸能性能。

2、沙墙吸能作用对爆炸冲击波影响的数值分析数值模拟，沙墙的消波吸能作用。

3、泡沫混凝土回填层在坑逍中的耗能作用

数值模拟汁算了无耗能层和增设泡沫混凝上耗能层两种情况下坑道结构的动力响应，结果表明泡沫混凝土耗能层可以

明显减小结构动力响应，可以用来构筑较理想的消波吸能结构。该弹塑性耗能材料刚度较小，能吸收更多能量，从而提高承载力，

4、双向水平地震作用下串联隔箴结构的减震控制—林治丹

橡胶隔震器与地下室悬臂柱串联的结构可以隔震，该团队加入了减震控制器，本文从双向水平地震作用的角度出发，对串联隔震体系进行了一系列的研究。在串联隔震结构的隔震层中加入减震控制器，形成一种新型的隔丧结构振动控制体系。隔绝地震波传播的路径或减小地箴波输入结构的能量是隔震有效手段。

5、沈阳宜地广场_南区—人防工程消波系统计算浅析

人防工程

6、坑道中木格栅消波器的消波效应试验研究

多孔结构具有强消波作用，得出了在相同孔隙率下，断而孔隙更密集的小木格栅具有较好消波性能。

7、柱壳结构的弥散效应及对应力波的削弱作用一高光发

对含空穴或柱壳混凝丄介质中的应力波的衰减和演变规律进行理论分析和数值模拟。研究发现应力波在孔穴或柱壳表而附近呈现明显的弥散和绕射现象，

8、圆弧板透空式防波堤消波性能试验研究—潘春昌提岀一种多层圆弧板组成的新型透空式防波堤结构。

波动规律

1、爆炸冲击波在地铁车站内的传播规律研究（孔徳森）

利用三维数值模拟对地铁车站的爆炸冲击波传递规律进行研究，得出封闭空间爆炸破坏比在大气中爆炸效果更明显

2、材料刚度匹配关系在地下结构减震原理中作用的研究

研究表明1卞1岩、抗减震层等关于刚度、阻尼和密度之间的匹配关系对地震过程中结构有至关重要的影响。结果表明：材料刚度对低频地震波有较好抗箴效果，

3、恐怖爆炸荷载作用下地铁车站的冲击反应与防护技术研究（孔徳森）

关于爆炸的试验研究和数值模拟，给出了地铁内爆炸的当量估计，研究了地铁车站内爆炸波的传播规律及动力响应。做了数值模拟，并提出全新的地铁抗爆技术。

4、爆炸应力波在层状岩体中的传播与衰减

研究表明爆炸应力波在各层岩体中随传播距离的增加而衰减、衰减速度与衰减系数有关，其中软硬相间的岩体对应力波有更大的衰减，层状岩体可以用于保护地下结构。爆炸应力波在层状岩体中的传播与衰减与单一岩体有显着不同，会产生透射■和反射，在各岩层中有不同的衰减特性，该文主要分析层状岩体爆炸应力波传播规律。（透射、反射、衰减）

软硬相间岩层有效衰减爆炸应力波。

5、爆炸地丧波作用下地下结构动力响应数值分析

利用FLAC程序对地下结构在竖向和水平爆炸地箴波荷载作用下的动力响应进行分析。

水平地震波使中柱受剪切作用，竖向地震波则使其受拉应力作用。

天然地震波与爆炸地箴波存在很大差异，

6、地下结构物在爆炸冲击波作用下的动力分析

提岀了一种求解任一形地下结构物在爆炸冲击波下的动应力集成问题的半解析方法，对不同形状孔洞附近的动应力集中做了数值计算，

对地下结构物动力响应的研究，大部分局限于对频域中的动力分析，也有时域中的，该文则研究孔洞全空间的求解

问题。

7、核爆超压作用下地下下穿结构荷载讣算

对核爆超压作用下地下下穿结构的受力情况进行了对比分析il?算，给岀了地下下穿结构荷载的计算方法，为人防结构提供依据，

8、爆炸作用下建构筑物动力响应与防护措施研究进展杜修力

对建筑物遭受爆炸产生的动力响应进行分析，包括砖石建筑物、钢筋混凝上建筑物、钢结构建筑物、地下结构抗爆：对爆炸波的传播规律进行研究；给出了建筑物抗爆措施也抗爆设计，提出了国内抗爆研究存在的几点不足。

9、地下抗爆结构动力分析的基本方法_赵玉样

介绍地下抗爆分析的变分原理，

10、地下抗爆结构有限元数值分析的若干课题—孙钧

11、强动载荷作用下多孔金属夹芯方板的动态力学行为研究一李鑫

充分发挥而板与芯层优势，

12、地铁地下结构内爆炸防护问题研究_刘晶波

在参考了国内地铁抗爆研究的基础上，主要研究四个问题：当疑估算、设防确左、冲击波流场研究、模型建立、伤亡评估、抗爆设汁和加固措施。国内现有研究缺少对地下结构的内部破坏反应及破坏效应的系统性分析。

13、爆炸荷载作用下地下复合结构动力分析—赵晓兵

抗爆结构中改善结构截而受力状态，利用微段隔离体隔离方法，给出了复合结构介理刚度匹配关系。复合结构

14、岩土工程抗爆结构模型试验装置研制及应用—沈俊

一种抗爆模型试验装宜。铝合金消波板，使压缩波和拉伸波相互抵消，通过钻孔实现。

15、岩石中强爆炸动力学过程数值模拟

对强爆炸力学效应进行三维模拟，LS-DYNA,

16、爆炸冲击波作用于墙体及对墙体绕射的实验研究_穆朝民

，对爆炸冲击波作用于防爆墙及绕过墙体的规律进行了研究。通过综合分析和试验结果，得到了爆炸波绕射的内在

机理，为防爆墙的设讣与加固提供依据和参考。当炸药在防爆墙周国爆炸时，空气冲击波对墙体结构的爆炸荷载和

冲击波绕过墙体并在墙体的后部形成绕射超压

17、粘弹性介质P波反射透射系数近似及对比分析一沈章洪

1、沙墙为什么能够消波

2、泡沫混凝土为什么能衰减应力波

3、

应力波得以在连续介质中传播的基本条件是介质的可变形性和惯性。对于不可变形的刚体，局部的扰动（力或位移）可立即传到整个物体的每一部分。若介质没有惯性，则扰动的传递也是瞬时完成的，一切实际材料都具备这两个条件，所以一切实际材料都能传播应力波。

实质就是扰动的扩散。

真实物质很少是理想的弹性体，而常常是弹塑性或粘弹性等。当波在粘弹性介质中传播时，因存在内摩擦，将产生能量的损耗；当波在热弹性体中传播时，在应力波通过时，固体一部分受压, 另一部分

发生膨胀，压缩部分温度升高，膨胀部分温度降低，这种温度梯度的出现，将在固体中引起热的传递，并伴随着不可逆过程的发生，使应力波因热耗散而发生衰减。

总之波的衰减来源于内摩擦和外摩擦的作用：内摩擦山材料的粘弹和热弹性决定；外摩擦决定于材料所处的工作环境。

高频波（短波）的传播速度低，而低频波（长波）的传播速度较高。对于线弹性波来说，既然任意波形的波总可看作山不同频率的谐波分量迭加组成，而不同频率的谐波分量现在将各自按自己的相速传播，因此波形不能再保持原形而必定在传播过程中分散开来，即发生所谓波的弥散，乂叫儿何弥散，不同于非线性本构弥散和粘性弥散。

无旋波（纵波、P波）

等容波（横波、S波）

纵波——质点运动方向平行于波的传播方向，又称为P波；

横波一质点运动方向垂直于波的传播方向，又称为S波。

也就是说横波的传播速度不随物理所占空间的维数的多少而变化，波速值也是最小；而弹性纵波的传播速度却与物理所占空间的形式（维数）相关，弹性纵波的传播速度随物理所占维数增加而提高。

应力波如其它波一样，在介质密度、弹性模量或截面积有显着变化的界面上，会发生反射和透射。如图细长杆中的纵波，经过波阻突变的界面，会产生透射波和反射波。

界面处应满足边界条件：（1）作用力等于反作用力；（2）界面处的质点速度相等。

通常将P和f分别称为透射系数和反射系数，也将T和Q称为透射系数和反射系数。

表明透射波等于入射波和反射波之和。

爆炸或高度集中的冲击荷载产生的非平面波，在实际应用中有重要的作用。球面波与平面波的显着区别是随着波的传播，其波前表面积成儿何增长，从而迅速地改变波形中应力分布。

弹性波遇到一定形状的物体时，要发生绕射现象，并形成绕射波，或称为衍射波。

弹性波遇到粗糙界面或介质内不规则的非均匀结构时，可能出现散射，并形成散射波。

如果应力波中的应力小于介质的弹性极限，则介质中传播弹性波，否则将传播弹塑性波；若介质为粘性介质，视应力是否大于介质的弹性极限，将传播粘弹性波或粘弹塑性波。弹性波传过后, 介质的变

形能够完全恢复，弹塑性波则将引起介质的残余变形，粘弹性波和弹塑性波引起的介质变形将有一时间滞后。

根据波阵面的儿何形状，应力波可分为平面波，柱面波和球面波。一般认为，平面波的波源是平面载荷，柱面波的波源是线载荷，而球面波的波源是点载荷。

另外，应力波也可分为入射波、反射波和透射波，加载波和卸载波，以及连续性波和间断波等。

设有弹性波从介质1传播到介质2,传播方向垂直于两介质的界面(这种情况称为正入射)。当两介质的波阻抗不同时，在界面处应力波将发生反射与透射，反射与透射的情况与介质的波阻抗密切相关。所谓波阻抗即是介质的密度与纵波速度的乘积。

如图2-8所示，当从介质1向介质2传播的弹性波到达界面时，无论对介质1还是介质2都将引起一个扰动，这就是波的反射与透射。返回介质1中传播的波叫反射波，进入介质2中传播的波叫透射波。假定两介质界面始终保持接触，B|J：既能承压乂能承拉而不分离，于是根据牛顿第三定律，界面两侧质点速度和应力之间有以下关系。

如果(P0c0)l<(P0c0)2 , n0。这时，反射波与入射波同号，透射波在应力幅值上强于入射波(T>1) o这称为应力波由“软”材料传入“硬”材料的情况。

若(P0c0)2二8, n二0,则有T=2, F二1。这相当于弹性波在刚壁(固定端)的反射。

如果(P0c0)l>(P0c0)2 , n〉l,则FX0。这时，反射波与入射波异号，透射波在应力幅值上弱于入射波(T〈l)。这称为应力波曲“硬”材料传入“软”材料的情况。由此可解释各种软垫能起到减震作用。

若(P0c0)2二0, n= 8 ,则有T二0, F二-1。这相当于弹性波在自由端的反射。

即使两种介质的P0与c0不同,只要其波阻抗相同，EP(P O C O)1=(P0C0)2 ,有n二1,则弹性波通过两种介质的界面时不反射，称之为阻抗匹配。

山前面儿节的讨论知道，入射到自山表面的压缩波经反射会形成拉伸波。这些反射回来的拉伸波将与入射压缩波的后续部分相互作用，其的结果有可能在邻近自山表面附近造成拉应力，如果所形成的拉应力满足某种动态的断裂准则，则将在该处引起材料破坏，裂口足够大时，整块的裂片便会携带着其中的动量而飞离。

在层裂过程中，在第一层层裂出现的同时，也形成了全新的自山表面，继续入射圧力脉冲将在新自由表面上反射，从而有可能造成第二层层裂，依次类推，在一定条件下，可能形成多层层裂, 产生一系

列的痂片。

（1）因为口>0,故透射波与入射波具有相同性质，即压应力波透射后仍为压应力波；拉应力波透射后仍为拉应力波。

f的正负取决于两种介质波阻率的相对大小。

（2）当R>1,即时，相当于应力波由“软”材料进入“硬”材料。这时有

①f〉0,反射波应力与入射波应力同号（反射加载）；

②u>l, T<1,透射波应力强于入射波应力，质点速度小于入射波的质点速度；

③特殊悄况下，当R-g （ -6—8）时，相当于弹性波在刚性壁的反射。这时，有n二1、牟1, T二

0、Q二刚性壁上尸0、o二2 0”速度为零，应力加倍。

（3）当R<1,即P：c=

①/<0,反射波应力与入射波应力异号（反射卸载）：

②u1,透射波应力弱于入射波应力，质点速度高于入射波的质点速度；

③特殊情况下，当R-0 （P2c:-0）时，相当于弹性波在自由端的反射。这时有□二0、乞-1, *2、Q 二1。自由端上厂2冬、o=0,速度加倍，应力为零。

可见，应力波的应力在刚性壁的传播特性与应力波的质点速度在自由端的传播特性相同。

应力波的应力在刚性壁的传播特性与应力波的质点速度在自由端的传播特性相同。

两种不同介质，即使P、c各不相同，但只要波阻率相同，即pg二PQ, R二1时，件0,即弹性波在通过这两种介质的界面时将不产生反射，称为阻抗匹配。在凿岩工程中，为了提高凿岩机的能量利用率，要求钎具与岩石阻抗匹配；在爆破工程中，为了提高炸药的能量利用率，要求炸药与岩石阻抗匹配。传播图中山传播相隔的两相邻区间，如果山一区间越过传播线进入另一区间，就意味着山波前越过波阵面进入到波后，也就是原来的状态上乂叠加了一个波。式（3-13d）、（3-13b）说明了相邻区间的状态点必然在同一条表征线上，这是一个十分重要的性质。后面讲到的图解法就是凭借这一性质得到的。

平面纵波在垂直界面的反射和透射待性与一维应力波在界面的反射和透射特性相同。平面横波在垂宜界面的反射和

透射特性与平面纵波完全类似。

1、应力波的特点以及爆炸应力波的特点，包括各个要素：

炸州在介质内爆炸时所产生伴随质点运动的应力波.在不冋介质屮有不冋的传播形式.在同体介质中网力波仃两种分类方法.

第一种，按其大小分?9药包的更离依次为：増表波低用在WJFW介历上斥力址大?以超声速传播冲击网力波：加.斥力有所下降?在波阵而上部出现亚声速冲击私力波.下部为垫性应力波（固体发生塑性变形＞ :师离再增加?压力K1Z降低?传播弹性应力波.习惯上将上述不【可波形简称为冏力波（声波为做力坦近干芈的应力波）：第二种是按应力波种类分为法向胞力波（包括斥缩波和拉神波＞和切向应力波《槪波〉.

2、波发生透射（衍射）绕射的条件；

3、如何实现构筑物对应力波的绕射透射：

应力波相关理论，爆炸应力波特点，让应力波发生绕射衍射和透射的理论与方法，防护结构的特点，结合爆炸应力波在岩土体的传皤衰减特性o

《爆炸冲击动力学》

前四章从化学和物理两个方面介绍爆炸。冲击波对炸药的冲击压缩引起爆轰波,

《应力波基础简明教程》

绪论部分：

应力波特点：

胞力液在岩休中的传播过程十分复朵.应力波在这些结构而、瑚而利软弱夹层的界而上将发生?复杂的反肘tj折射,这对同力波的传播产生一定的彩响.

爆炸力学：

爆炸力学是研究高功率密度的能量转化过程，大量能量通过髙速的波动来传递，历时极短而强度极大。爆炸在固体中产生的高应变率、大变形、高压和热效应等推动了凝聚态物质高压状态方程、非线性本构关系、动态断裂理论和热塑不稳圧性理论的研究。爆炸现象十分复杂，并不要求对所有因素都进行精确的描述，因此抓住主要矛盾进行实验和建立简化模型，特别是运用和发展各种相似律或模型律，具有重要意义。

爆炸波在介质中的传播以及波所引起的介质流动、变形、破坏和抛掷现象是爆炸力学研究的中心内容。对于地下爆炸和髙速碰撞，则须考虑高温、高压、高应变率条件下介质的本构关系和破坏准则。

炸药爆炸后，爆炸作用是以爆炸波的形式在介质中传播的，因此在讲爆炸对介质的作用之前有必要讲一些应力波的基本知识。

固体中的应力波主要是研究当固体物质突然受到冲击载荷的作用时，英内部应力、应变的变化情况。而当物体受到冲击在和作用时，情况就不同了。冲击载荷的特征就是历时短，也就是说冲击载荷的作用时间很短，它使物体的运动参数在亳秒、微秒，甚至亳微秒的短暂时间内就发生了显着的变化。从热力学角度来讲，静态条件下，应力、应变关系接近于等温过程，而高应变率条件下的动态应力、应变关系接近于绝热过程，为了研究冲击载荷作用下力的作用过程，就引入了应力波的研究。为初始质点的运动，使其与相邻介质质点之间发生了位移，这部分介质质点当然要受到相邻介质质点给与的作用力，但同时也给相邻介质质点以反作用力，而使它们也离开初始位巻而运动起来。依此类推，外载荷所引起的扰动就这样由近及远的传播出去，形成了所谓的应力波。

扰动区域未扰动区的分界而称为波阵面，扰动的传播速度称为波速。在应力波的学习时，我们应该注意区分波速和质点速度两个不同的概念。纵波由法向应力引起，在法向应力应力作用下，介质微元的体积发生变化，因此纵波又称为膨胀波、法向波，体积波；横波由剪应力引起，介质微元在剪应力作用下仅发生变形，而体积不变，因此，横波由称为剪切波、等体积波或畸变波。

一切固体都具有惯性和可变形性，当受到随时间变化的外载荷作用时，它的运动过程总是一个应力的传播和相互作用过程，在静力学中只是由于载荷随时间变化的比较缓慢，可忽略或没有必要去考虑在达到静力平衡前应力波的传播和相互作用。在冲击载荷作用下，由于在与应力波传过物体长度所需时间相比是同量级或更低量级的时间尺度上，载荷已经发生了显着变化，甚至已经作用完毕，我们在研究这种载荷作用下物体的运动情况时，就必须考虑应力波的传播过程。

平而波的简化：按照波阵而的形状，可以将应力波分为平而波、球而波、柱而波等。顾名思义，平面波也就是说波阵而是一个平面。在实际形成的应力波中，平而波是很少的，但如果我们的观察区距离扰动源很远，而我们的研究范由又不大，此时，不管初始波是什么形状，我们都可以将它当作平而波来处理。从弹性应力波的波速表达式可以看岀：第一，弹性纵波与弹性剪切波的传播速度不同；第二，惮性应力波的波速是由材料的性质决左的, 与外载荷的强度无关：亦就是说对给泄的材料，弹性应力波的速度就给左了，并不随外载荷的变化而变化。

一般地说，应力波在介质中传播时，能量是有损失的。例如，冲击载荷所产生突然扰动，在持续一段时间，运动一段距离后就减弱了。所以应力波的波形在运动过程中随时间和距离也在发生着变化。

球而波与柱而波等非平而波的研究，有很大的实用价值，因为在实际生产中由爆炸和髙度集中的冲击产生的应力波，基本上都是非平面波。

球面波作用下，介质材料是否发生破坏，关键是看应力波作用下最大的径向、切向和最大剪切应力的大小。