爆炸应力波

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爆炸应力波的作用

爆炸应力波的作用

爆炸应力波的作用爆炸应力波是由于爆炸引起的能量释放所产生的一种波动现象。

它具有独特的特征和作用,对人类社会的各个方面都有着重要的影响。

以下是有关爆炸应力波作用的全面解析:首先,爆炸应力波在军事方面起到了重要的作用。

作为一种常见的战争手段,爆炸可以用于摧毁敌人的设施和装备。

而爆炸应力波正是其中的主要因素之一。

当炸药爆炸时,会产生强大的气体压力和热能释放,造成剧烈的爆炸冲击波。

这种冲击波可以摧毁目标物体的结构,甚至直接伤害或杀死人员。

因此,爆炸应力波成为了军事行动中重要的战术手段之一。

其次,爆炸应力波在工程领域也有广泛的应用。

爆炸应力波可以用于开采石油和天然气,通过爆炸的方式来破碎地下的岩石层,从而促进油气的逸出。

此外,爆炸应力波还可以用于爆破工程,如拆除建筑物、挖掘隧道等。

通过合理地利用爆炸应力波,可以将工程施工时间和费用降到最低限度。

再次,爆炸应力波对人体的影响也非常显著。

当人身处爆炸发生的区域时,爆炸应力波会对人体造成巨大的冲击和压力。

这种冲击波会在瞬间对人体内脏和血管产生剧烈的影响,导致内部组织的损伤或破裂。

因此,爆炸应力波是导致爆炸事故中大部分伤亡的主要原因之一。

为了防止和减少这种伤害,人们需要采取相应的安全措施,并在设计防爆设施时考虑到爆炸应力波的影响。

最后,爆炸应力波还在科学研究和环境保护中发挥着重要的作用。

科学家们通过研究爆炸应力波的产生、传播和影响机制,可以更加深入地了解爆炸现象的本质,并为其他领域的应用提供技术支持。

此外,爆炸应力波的产生也会对周围环境造成不可避免的影响,如噪音、震动、空气污染等。

因此,研究爆炸应力波的特性和影响,有助于我们更好地保护和改善生态环境。

综上所述,爆炸应力波作为一种独特的波动现象,在各个领域都有着重要的作用。

无论是军事、工程、医学还是环境领域,爆炸应力波都对人类社会产生着深远的影响。

因此,我们在应对爆炸事故和开展相关工作时,都需要充分考虑到爆炸应力波的特性和作用,以便更好地应对和利用这种自然现象。

第六章岩石爆破理论第一节爆炸应力波共32页

第六章岩石爆破理论第一节爆炸应力波共32页
③K→∞,ρ1cp1→0
σr=σi,σt=2σi,反射应力=入射应力,透射应力=2倍的入射应力,(入 射波为压缩波,反射波也为压缩波,没有透射波)
Er= Ei,Et=0,能量全反射,而没有透射 相当于向刚体入射 ,或者从空气中向岩石入射 。
第一节 岩石中的爆炸应力波
④ K≠0,1,∞ 0<K<1时,ρ1cp1>ρ2cp2。相当于由硬岩向软岩入射。 σr与σi反号,即有反射波,为拉伸波 , σt与σi同号且σt<σi,也有透
对于抗压强度又分为三向抗压,双向和单向。 R压3>R压2>R压1 2 .由于岩石的结构构造不同,各向异性,岩石的强度也呈各向
异性,如层状岩石,R||<R⊥ 3.随着加载速度的增加,强度增加 ,R动>R静
第一节 岩石中的爆炸应力波
四、岩石的硬度 岩石表面抵抗工具侵入的能力叫做岩石的硬度。 岩石的硬度又分为静压入硬度和冲击压入硬度。
对于某一点而言(,,v)=f(t) 对于某时刻(,,v)=f(x,y,z)
即岩石的应力状态(,,v)即是坐标的函数,
又是时间的函数 岩石的应力在岩体中的分布叫做岩石的应力场
第一节 岩石中的爆炸应力波
由炸药的爆炸作用而引起的冲击载荷称为爆炸载 荷;
由爆炸载荷的作用,在固体介质中引起的应力状 态参数的改变的传播――称之为爆炸应力波。
r
2cp2 2cp2
1c1 1c1
i
t
22cp2 2cp2 1c1
i
令: 2c p2 K 1c p1
则有: r K 1 i K 1
t 2K i K 1
第一节 岩石中的爆炸应力波
通过推导,还可以得出入射波所携带的能量与反射波及 透射波所携带的能量之间的关系:

爆破应力波和地震波

爆破应力波和地震波
利用数值模拟方法,建立更精细的模型,模拟爆 破应力波和地震波的传播过程,揭示其内在机制 和规律。
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地震工程
03
地震波在地震工程中被用于研究地震对建筑物的影响,以设计
出更抗震的建筑结构。
案例分析
工程背景介绍
某大型水利工程需要进行爆破施工, 同时需要考虑地震波对工程的影响。
爆破应力波影响评估
评估爆破施工产生的应力波对周围环 境的影响,包括对周围建筑物的安全 影响、对地下水的影响等。
衰减特性
随着传播距离的增加,应力波的强度逐渐衰减, 能量逐渐分散。
3
折射与反射
当应力波遇到不同介质分界面时,会发生折射和 反射现象。
爆破应力波对周围环境的影响
介质破坏
爆破应力波对周围介质产生压力作用,可能导致介质 的破裂、破碎或振动。
振动效应
爆破产生的振动可能对周围建筑物、设施等造成破坏 或影响。
爆破应力波和地震波
目 录
• 引言 • 爆破应力波的基本原理 • 地震波的基本原理 • 爆破应力波与地震波的相似性和差异性 • 工程应用与案例分析 • 结论与展望
01 引言
主题简介
爆破应力波
指在炸药爆炸过程中,爆炸能量 以应力波的形式向周围介质传播 的现象。
地震波
由于地球内部岩层断裂、地壳运 动等原因产生的振动波,能够引 起地表和建筑物振动。
04 爆破应力波与地震波的相 似性和差异性
相似性分析
传播方式
两种波都通过介质传播,即通过岩石、土壤等固体物质传播。
影响因素
传播速度受介质密度、弹性模量等物理性质影响。
破坏作用

爆炸应力波

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:根据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计要求,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,由于该结构蜂窝孔暴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震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震,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_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、双层介质抗暴炸震塌结构的性能研究采用碎石土回填层与钢筋混凝土结构作为抗爆炸震塌结构,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道中的耗能作用数值模拟计算了无耗能层和增设泡沫混凝土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。

岩石爆破中炸药爆炸应力波分布的测试与研究的开题报告

岩石爆破中炸药爆炸应力波分布的测试与研究的开题报告

岩石爆破中炸药爆炸应力波分布的测试与研究的开题报告一、研究背景及意义岩石开采和工程建设中,经常需要进行爆破以破碎和疏通岩石。

炸药爆炸时产生的爆炸应力波是导致岩石破碎和撞击的主要原因。

因此,对炸药爆炸时应力波的分布进行测试和研究,可以为岩石爆破工程的设计和优化提供重要的参考和依据。

二、研究内容及方法1. 炸药爆炸应力波分布的测试方法:采用高精度压力传感器对爆破现场的应力波进行实时监测和记录,获取应力波的时程波形数据。

2. 炸药爆炸应力波分布的分析方法:采用基于频率域分析的方法对应力波进行处理和分析,分析出应力波的震源机制、频率分布和振幅变化规律等。

3. 炸药爆炸应力波分布的数值模拟方法:采用有限元方法建立岩石爆破数值模型,模拟爆炸过程中产生的应力波,并对应力波的分布进行模拟和分析。

三、预期研究成果1. 获取炸药爆炸应力波的实验数据。

2. 分析炸药爆炸应力波的频率分布和振幅变化规律,确定应力波的震源机制。

3. 建立岩石爆破数值模型,模拟炸药爆炸的应力波分布。

四、研究进度安排1. 第一阶段:对炸药爆炸应力波分布的测试方法进行探究和设计。

2. 第二阶段:进行现场爆破试验,获取应力波的实验数据。

3. 第三阶段:对应力波数据进行处理和分析,得出应力波的频率分布和振幅变化规律。

4. 第四阶段:建立岩石爆破数值模型,模拟炸药爆炸的应力波分布。

5. 第五阶段:对实验数据和数值模拟结果进行对比和验证,完善研究成果。

五、研究经费预算本研究需要购买高精度压力传感器等设备和材料,预计经费为10000元。

同时,需要支付人员劳务费和场地租赁费用,预计总经费为15000元。

六、研究团队及分工本项目负责人为XXX,研究人员两名。

负责人负责项目的整体管理和实验现场的操作,其他两名研究人员分别负责数据处理和数值模拟。

七、研究的社会效益本研究可以为岩石爆破工程的设计和优化提供重要的参考和依据,从而提高爆破效率、减少对环境的影响,具有较大的社会经济效益。

爆炸应力波传播规律与TSP基本原理分析

爆炸应力波传播规律与TSP基本原理分析
168.172.
[6]佘林辉.浅谈TSP探测实践中的一些经验与见解[J]. 西部探矿工程,2007(3):127.129.
[7]李忠,黄成麟.增加TSP超前预报探测系统探测距 离的技术探讨[J].铁路航测,2001(1):20-23.
[8] 薛诩国,李术才.TSP203超前预报系统探测岩溶隧道 的应用研究[J].地下空间与工程学报,2007,3(7):
关键词:爆炸;应力波;"ISP;爆破设计
中图分类号:0382
文献标识码:A
文章编号: 1001-487X(2010)02—0032一04
Analysis of Propagation Characteristics of Explosion
Stress Wave and Basic Principle of TSP
3 TSP测试爆破设计与测试结果分析
1)TSP测试现场爆破设计
图3为TSP测试现场探测布置示意图。在隧道 出边墙距地面约1.0 m高的水平线上,按间距约1.0 rn、孔深约1.50 m、孔径35—38 mm、下倾150一200 的标准钻24个炮孔,最后1个炮孔距掌子面约50 m。1只传感器布置在边墙距第1个炮孔约15.0 m 的位置,安装传感器的接收孔深约2.0 rll、孔径42— 45 mm、上倾50。100。
①平面波波动方程 由(1)式分别对t和x求二阶偏微分,得到
) 盎Ot2=一At02 cos 、 0,
壹=一A


cos∞一\(t一墨C),
比较上列2式,即得
盎OX2=两1C2
02:r_ at2
(2) 、
式(2)所反映的是平面波的共同特征,统称为
平面波波动方程,可以证明,在三维空间中传播的一

爆炸荷载作用下应力波衰减规律研究

爆炸荷载作用下应力波衰减规律研究

爆炸荷载作用下应力波衰减规律研究一、介绍1.1 研究背景和意义1.2 国内外研究现状和进展1.3 论文目的和研究内容及方法二、爆炸荷载作用下的应力波产生和传播过程及特点2.1 应力波产生过程和特征分析2.2 应力波传播过程和特征分析2.3 应力波在介质中的反射、折射和衰减规律分析三、应力波衰减的主要影响因素分析3.1 介质性质对应力波衰减的影响3.2 应力波频率对衰减的影响3.3 爆炸荷载对应力波衰减的影响四、应力波衰减规律研究4.1 基于实验的应力波衰减规律研究4.2 基于数值模拟的应力波衰减规律研究4.3 应力波衰减规律的分析和总结五、结论和展望5.1 主要研究结果和结论5.2 研究限制和未来研究方向5.3 工程应用前景及意义注:以上提纲仅供参考。

具体内容和章节可根据实际情况进行调整和修改。

1.1 研究背景和意义现代工业和民用建筑等的发展离不开各种复杂的结构和材料,而这些结构和材料在使用过程中,往往要承受来自内外部的各种荷载作用,从而可能会导致应力波的产生和传播。

应力波是由于荷载作用导致物体内部发生微小变形而引起的固体或流体中的机械变化波,其具有突发性和破坏性的特点,能够对周围环境造成严重的影响。

其中,爆炸荷载作用下的应力波产生和传播过程是一种重要的应用领域。

在军事、矿山、工业等领域中,爆炸荷载的作用下会产生大量的应力波,其对周围的建筑、地下设施和设备等造成巨大的破坏,严重影响到生产安全和人民生命财产的安全。

因此,研究爆炸荷载下的应力波行为和特征,对于实现人类社会的可持续发展和提高生产安全性具有重要意义。

1.2 国内外研究现状和进展在国内外,爆炸荷载作用下的应力波问题已经得到了广泛的研究和应用。

在美国、英国等国家,应力波传播的规律和衰减行为已经得到了较为深入的研究,而我国在这方面的研究也取得了一定的进展。

国内学者针对不同类型的介质和爆炸荷载条件下的应力波行为和特征进行了深入的研究,并在建筑和民用设施等领域的应用中取得了一定的效果。

基础工程施工爆破

基础工程施工爆破

基础工程施工爆破是基础工程施工中的一个重要环节,它广泛应用于矿山、道路、桥梁、隧道、水利等工程领域。

爆破施工是一种通过炸药爆炸产生的高温、高压气体作用,使岩石破碎、土体松动、结构物拆除等目的的施工方法。

本文将从爆破施工的原理、特点、应用范围以及安全措施等方面进行详细介绍。

一、爆破施工的原理爆破施工是利用炸药在短时间内迅速释放能量,产生高温、高压气体,使周围介质受到强烈的冲击和压缩,从而达到破碎岩石、松动土体、拆除结构物等目的。

爆破施工的基本原理包括爆炸波、爆炸应力波和爆生气体三种效应。

1. 爆炸波:炸药爆炸时,产生的高温、高压气体迅速向周围介质传播,形成爆炸波。

爆炸波能使岩石产生裂隙,破碎成小块。

2. 爆炸应力波:爆炸波传播过程中,介质受到冲击和压缩,产生应力。

当应力超过介质的强度极限时,介质发生破坏。

爆炸应力波能使岩石产生裂纹,进一步破碎。

3. 爆生气体:炸药爆炸产生的高温、高压气体在短时间内迅速膨胀,形成爆生气体。

爆生气体的体积迅速膨胀,对周围介质产生强烈的冲击和压缩,使岩石破碎、土体松动。

二、爆破施工的特点1. 高效性:爆破施工能在短时间内完成大规模的岩石破碎和土体松动任务,提高施工进度。

2. 经济性:爆破施工节省了人力、机械设备和时间成本,降低了工程造价。

3. 适应性:爆破施工适用于各种地形、地貌和地质条件,具有较强的适应性。

4. 安全性:爆破施工过程中,需严格遵守安全规程,确保施工人员的人身安全和周围环境的安全。

三、爆破施工的应用范围1. 矿山工程:爆破施工在矿山工程中主要用于岩石破碎、矿洞开拓和矿石开采。

2. 道路工程:爆破施工在道路工程中主要用于路基拓宽、隧道开挖和桥梁基础施工。

3. 水利工程:爆破施工在水利工程中主要用于河道疏浚、坝体拆除和地下水位降低。

4. 建筑工程:爆破施工在建筑工程中主要用于拆除老旧建筑物、构筑物和基础开挖。

四、爆破施工的安全措施1. 施工前,详细了解地质、地形、气象等情况,制定合理的爆破施工方案。

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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 , n<l,则F>0。

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)。

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