本文關鍵詞：激波管中沖擊波與砂層相互作用的實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：地震、土中爆炸、爆炸沖擊防護等過程中涉及到?jīng)_擊波與顆粒骨架的相互作用,及滲透氣流與顆粒層壓縮之間的相互耦合等問題。本論文基于激波管技術建立了沖擊波與石英砂顆粒層相互作用的實驗平臺,研究了沖擊波在不同石英砂樣本中的波系演化,及砂體的沖擊應力-應變響應。給出了滲透氣流、顆粒尺寸、含水量等變量對上述問題的影響。本研究工作為評價顆粒材料防護屏障的沖擊吸能特性提供了理論基礎。實驗通過記錄砂層沖擊壓縮過程的高速攝影圖片,描述了砂層在沖擊過程中的運動軌跡,提取出了不同深度處砂層的壓縮量,進而計算出壓縮應變隨砂層深度的變化。通過砂層側壁不同深度處和尾端的孔壓及總壓隨時間的變化規(guī)律,描述了砂層內(nèi)部透射波和壓實波的運動軌跡及速度變化。進入到砂層中的透射波演化為上升速率隨深度減小的壓縮波,淺層的孔壓幅值會最終上升到P5;壓實波具有尖銳的初始峰,寬度不超過1ms,此后淺層的壓實應力在稀疏波的影響下迅速衰減,而深層的壓實應力會穩(wěn)定在某個遠小于P5的壓強。滲透氣流能夠明顯增大孔壓的幅值和上升的速率,使淺層應力峰值略有增加,但對深層應力影響不大。砂粒尺寸變大致使砂層孔隙率和滲透率變大,滲透氣流影響更明顯,從而孔壓變大。含水砂體中的孔壓以及淺層壓實應力均隨著含水量的增加而上升,前者由于液體中傳播的透射波對孔壓的貢獻增大,后者由于液膜的潤滑效應導致摩擦耗散被削弱。而由于沖擊排水及底部液體滲出,深層中壓實應力與含水量的相關性不顯著。通過將砂層側壁和尾端壓實應力的峰值作為砂層側向和軸向應力的近似,得到了不同樣本的應力-應變關系。發(fā)現(xiàn)滲透氣流強化了砂層的沖擊響應,其動態(tài)楊氏模量明顯高于排除滲透氣流的情況。少量的間隙水使得砂層更為難以壓縮,動態(tài)楊氏模量增大;排水效應隨著含水量增大而越發(fā)明顯,留下的大量孔隙導致砂層軟化,更容易壓縮。通過粒徑分析儀定量獲得了沖擊后砂粒的破碎程度,發(fā)現(xiàn)氣流滲透受阻的砂層內(nèi),由于應力形成過程拉長,砂粒破碎效應增強;有效應力較大的含水砂層內(nèi)砂粒的破碎效應也增強。
【關鍵詞】：激波管 沖擊壓縮 砂層 波系結構 滲透氣流 間隙液體 應力應變
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU435
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-24
• 1.1 研究背景和意義14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-22
• 1.2.1 描述顆粒層內(nèi)部波系結構14-18
• 1.2.2 滲透氣流對波系結構的影響18-20
• 1.2.3 顆粒層厚度對波系結構的影響20-22
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容22-24
• 第2章 建立實驗體系24-37
• 2.1 立式激波管及實驗段結構25-27
• 2.2 壓力測試系統(tǒng)27-29
• 2.3 校驗入射沖擊波條件可重復性29-30
• 2.4 樣品界面處載荷分析30-32
• 2.5 準備石英砂顆粒樣品32-34
• 2.6 布置高速攝影系統(tǒng)34-36
• 2.7 本章小結36-37
• 第3章 分析砂層在沖擊加載下的運動過程37-45
• 3.1 描述砂層在沖擊過程中的運動軌跡38-42
• 3.2 描述砂層向下運動產(chǎn)生的壓縮應變42-44
• 3.3 本章小結44-45
• 第4章 砂層中壓強曲線的實驗研究45-69
• 4.1 連續(xù)沖擊實驗次數(shù)對壓強信號的影響45-49
• 4.2 壓強信號隨砂層深度的變化49-53
• 4.3 沖擊誘導滲透氣流對壓強信號的影響53-57
• 4.4 沖擊波與小粒徑砂層樣本之間的相互作用57-60
• 4.5 砂層含水量對沖擊壓強信號的影響60-67
• 4.6 本章小結67-69
• 第5章 砂層在沖擊加載下的應力應變關系69-73
• 5.1 描述砂層沖擊響應的應力應變關系69-72
• 5.2 本章小結72-73
• 第6章 砂粒的破碎效應73-84
• 6.1 砂層在一次實驗后的破碎效應74-77
• 6.2 砂層在三次實驗后的破碎效應77-81
• 6.3 砂層的平均破碎程度81-82
• 6.4 本章小結82-84
• 結論84-87
• 1 本文的主要結論84-85
• 2 本文的創(chuàng)新之處85
• 3 本文的不足之處85
• 4 研究展望85-87
• 參考文獻87-91
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單91-92
• 致謝92

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  本文關鍵詞：激波管中沖擊波與砂層相互作用的實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：296087