基于燃气爆轰加载的模爆器荷载场数值模拟与相关试验及参数反演

依托哈尔滨工业大学国防抗爆与防护工程实验室大型核爆模拟器GBS实验平台，研究基于燃气爆轰对结构或构件进行冲击加载的新型试验方法及其关键科学问题。首先由爆炸荷载场精细数值模拟出发，结合近年计算力学与爆炸冲击领域热点的无网格粒子流SPH及其若干改进方法以及数值流形及不连续变形计算方法，探索本问题模爆器爆炸场物理参数的插值构造方法，由流体动力学NS方程出发根据守恒准则经过一系列变换，将传统以欧拉格式描述的燃气混合气控制方程组转化为拉格朗日格式描述，研究编写针对可燃混合气体在特定边界条件下的爆炸模拟计算分析专用程序代码，结合大量的模爆器试验验证与参数反演分析，创立GBS系统精准加载控制的软硬件集成系统与试验方法。面向工业领域、民用建筑以及国防领域一些典型结构的特定问题，基于此系统开展爆炸冲击试验，初步探索有关结构抗爆新方法，为依托此系统深入开展有关工程结构的模爆、抗爆理论与相关试验研究奠定基础。

项目依托哈尔滨工业大学抗爆与防护工程实验室大型核爆炸模拟器（简称模爆器），探索进行结构模爆试验的新方法，成功研制开发了一套利用模爆器内可燃气体爆炸产生的冲击波对结构试件进行加载的试验系统（Gas Blast Shock loading system，简称GBS 系统）。研究基于可燃气体爆轰冲击波对结构或构件进行加载新型试验方法中的若干关键科学问题，主要包括：爆炸荷载场精细数值模拟，试验验证与参数反演分析，并针对当前防护工程结构设计理论中未充分利用材料性能，设计出的结构过于保守等问题，结合新型张力薄膜结构应用于防护工程的前期探索，基于GBS系统开展了试验验证工作，为GBS系统爆炸冲击荷载场特征参数的深入研究奠定了坚实的基础。