目前对于爆炸焊接金属界面成波机理的模型只能对波状界面形成的某些方面给予定量或定性的描述, 而不能全面地解释其中的所有现象。在对钛钢过渡层爆炸焊接研究时, 通过扫描电镜观测钛/铜爆炸焊接波状界面, 发现在放大2000倍时, 钛铜之间并没有波状界面存在, 而是“钛滴”在铜中形成了一个个“孤岛”状结合界面。当两板结合后的相对位移较大时, 就会将界面波的波峰部分拉断, 脱离原位形成“孤岛”。对爆炸焊接的理论分析以及实验研究表明, Richtmyer-Meshkov失稳机理可以更好地解释爆炸焊接波状界面的形成过程。爆炸焊接过程中, 在碰撞点附近, 爆炸焊接界面会出现一薄层熔化区, 界面附近的材料处于准流体状态。当高压弹-塑性应力波到达时, 就会引起界面的扰动, 前面应力波引起的扰动在后续一系列应力波的作用下会进一步发展, 形成典型的Richtmyer-Meshkov界面失稳。因此, Richtmyer-Meshkov失稳、冻结, 是形成我们所观察到的爆炸焊接中各种类型的波状界面原因。

为研究山体、坝体等自然环境下不同地应力水平对爆炸应力波传播的影响, 采用数值模拟技术对不同地应力条件下混凝土试件进行爆炸模拟试验。通过对混凝土试件边界处施加不同大小的应力, 观察了在不同地应力下试件承受爆炸荷载后的破坏现象; 通过改变模型单边地应力数值设置对照组, 随后对不同模型施加相同爆炸荷载, 得到了试件中各预设的4个测点的峰值应力及质点运动速度。借助试验中测点峰值应力与质点运动速度等爆炸波特征参数的变化, 进而分析了不同地应力大小对爆炸应力波传播的影响。结果表明: 地应力对爆炸应力波的影响主要表现为在高地应力水平下的“抑制传播”与低应力水平下的“促进传播”。爆炸过程中, 爆炸应力波与地应力的叠加耦合增大了测点峰值应力强度, 反之, 高地应力抑制了介质颗粒的位移, 从而降低了质点运动速度。研究从不同地应力水平对爆炸应力波的传播影响角度入手, 创新性地分析了地应力对应力波的抑制作用, 其结果可为深地下钻孔爆破过程中破坏区的预判, 地下结构抗爆防护等方面提供一定的理论依据。

岩石爆破块度作为评价爆破效果的主要指标, 直接影响到水利水电工程后续的建设目标和建设成本。在工程爆破开采石料过程中, 提高爆破效率和质量, 满足良好的级配曲线需求, 对水利水电工程建设筑坝骨料的开采具有重要意义。通过建立二维有限元数值计算模型, 开展了自由面数量和孔间不同延迟时间对岩石爆破破碎效果影响的研究。首先从理论角度阐明了孔间应力波的相互作用和爆炸应力波在自由面的反射机理, 分析了爆破裂纹产生的条件; 然后借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件, 采用RHT模型模拟了不同数量自由面、不同孔间延迟时间条件下群孔起爆岩石破裂过程, 并采用WipFrag分析了不同起爆条件下的岩石级配情况。数值模拟结果表明: 不同数量自由面对爆破级配的影响明显, 与无自由面相比, 单个自由面、两个自由面、三个自由面的最大块度分别减小了25.9%、46.5%和61.8%, 其他块度指标也明显减少, 可见自由面数量越多, 岩石中产生的裂纹数量越多, 爆破破碎效果越好。与同时起爆相比, 延迟爆破有利于提高岩石的破碎效果, 但在短延迟爆破中应力波在孔间相互作用对提高岩石的破碎效果并不明显。

为监测在役混凝土结构在使用过程中的内部缺陷程度变化并定位缺陷位置, 本文探索一种基于应力波的探测方法并进行试验研究, 将压电传感器(PZT)以阵列形式安装在混凝土表面, 将混凝土划分为不同区域, 阵列中的一个传感器发射波, 另一个传感器接收波, 采用扫频模式和五峰值脉冲模式对混凝土不同区域进行监测。试验结果表明, 当应力波通过待监测区域时, 由于混凝土内部存在缺陷, 应力波幅值衰减, 波能降低。为了量化混凝土结构内部缺陷程度, 构造基于接收信号的能量指数和损伤指数, 并分别建立其与缺陷程度的函数关系, 依据不同区域能量指数和损伤指数差异, 确定混凝土内部缺陷存在的区域。试验结果与试件实际情况相吻合, 验证了本文采用压电传感器监测混凝土内部缺陷的可行性。

寒区矿产资源露天爆破开采设计及其致灾防治已成为我国西部能源安全开采领域的关键性问题。为研究高寒地区露天矿山爆破开采工程中应力波在饱冰裂隙岩体中传播机制, 先给出冰岩耦合体的一般定义, 界定冰岩耦合体基本特征及其与冻结土体的差异性; 其次, 采用RFPA2D-Dynamic数值试验方法揭示了爆炸应力波在冰岩耦合体中传播过程, 实现波峰运移可视化, 发现并分析了应力波在裂隙冰与基岩交界处透、反射现象; 进一步, 讨论了裂隙冰数量、间距、厚度对应力波在冰岩耦合体中传播规律的影响, 研究结果表明：爆炸应力波在完整基岩中传播效果最好, 在冰岩耦合体传播效果次之, 在含空气裂隙岩体中传播效果最差; 与完整基岩相比, 裂隙冰的存在削减应力波幅度, 应力波在岩棒模型中衰减程度从6.1%变成7.1%; 应力波在冰岩耦合体中传播效果受裂隙冰厚度、数量影响较为明显; 而间距对其影响较小, 透射系数维持在0.925; 透射应力波幅值随裂隙冰厚度、数量增加而逐步降低; 应力波衰减程度随裂隙冰厚度变化满足：y=0.6527+0.03687x, 随裂隙冰数量变化满足：y=0.0715+0.0026x。研究结果为高寒地区露天矿山开采爆破参数设计以及灾害的预防提供理论研究基础。

为探究CO2相变致裂应力波传播及影响规律，基于自主研发的三向应变测试装置，设计了CO2相变致裂应力波测试方案。利用动态应变测试系统采集CO2相变致裂过程中的应变信号，分析了CO2相变激发的应力波在岩体中的传播与影响规律。研究结果表明：射流方向和垂直射流方向的峰值应力随传播距离的增大均呈指数型衰减，射流方向峰值应力大于垂直射流方向的峰值应力；CO2充装量与定压剪切片厚度是影响CO2相变致裂应力波的重要因素，剪切片厚度一定时，峰值应力随CO2充装量增加而增大，但增大速率逐渐降低；CO2充装量一定时，峰值应力随剪切片厚度增加而增大，且呈持续增长趋势。

结合五矿矿业安徽李楼铁矿-425 m中段矿柱爆破回采工程实例，利用应力波理论，分析了爆炸应力波在全尾砂胶结充填体中的传播及其与介质界面的相互作用，基于充填体的冲击压剪、剪切和反射拉伸等不同破坏机制和破坏准则，研究了充填体的质点振动速度阈值。研究表明：在爆炸应力波作用下，矿柱与1∶8充填体的胶结面易发生剪切破坏，而胶结充填体易发生压剪破坏; 在透、反射应力波作用下，1∶8和1∶20配比充填体的胶结面易发生拉裂破坏，而与1∶20充填体相邻侧的1∶8充填体则可能发生层裂破坏。具体的充填体质点振动速度阈值为：矿柱与1∶8充填体胶结面的剪切破坏质点振速阈值为27.6 cm/s，紧邻矿柱1∶8充填体的冲击压剪破坏质点振速阈值为172 cm/s; 1∶8和1∶20配比充填体胶结面的拉裂破坏质点振速阈值为12.6 cm/s，而与1∶20充填体相邻侧1∶8充填体的层裂破坏质点振速阈值为52.6 cm/s。

为了探明双向钛合金TC17在单双面激光冲击强化下残余应力分布特征, 采用数值分析方法研究了单双面冲击下残余应力分布规律。结果表明, 单面冲击稳定后会在冲击对面产生拉应力, 在冲击表面产生压应力, 双面同时冲击时一部分残余压应力抵消了拉应力, 同时又由于应力波的叠加和削弱作用, 导致残余应力水平下降; 单面激光冲击强化获得的x方向和y方向的最大残余应力分别为336.709MPa和337.011MPa, 而双面同时激光冲击强化在两个方向均为326.401MPa; 单面冲击会由于拉应力的产生而不利于抑制裂纹; 双面同时冲击时试件两面的残余应力分布基本一致, 双面顺序冲击时先冲击面残余应力要高于后冲击面; 有限大试件需考虑冲击波的横向传播对残余应力的影响。该结果对单双面激光冲击强化的残余应力分布规律研究具有一定的指导意义。

提出一种利用光纤光栅作为传感元构成传感阵列对冲击能进行检测的方法.通过搭建简易冲击系统装置，将光纤光栅应变传感器沿轴向对称粘贴于圆杆表面，对入射应力波能量进行检测.实验结果表明，两杆对心正冲击时入射应力波幅值最大，能量传递效率最高.通过分析频率域内的应力波信号可知，其能量主要集中在0~5 000 Hz频率范围内.将入射应力波能量与冲杆动能进行对比，结果表明冲杆与圆杆传递能比在93%以上，基本满足冲击机械性能测试的需求.