含能破片冲击引爆屏蔽炸药研究

基于一维冲击波理论和Walker与Wasley的冲击起爆能量判据,对含能破片冲击屏蔽炸药过程进行了理论与数值分析.分别考虑了破片类型、破片尺寸和屏蔽壳厚度对冲击起爆的影响.结果显示,钢壳破片起爆能力优于铝壳破片,临界起爆速度随着含能材料直径的增长和屏蔽壳厚度的减小而降低;理论模型与数值计算结果吻合较好.由实验研究发现,与普通惰性破片的毁伤作用机理不同,含能破片主要是利用冲击波能量引发含能物质反应,反应释放的化学能与冲击波能量叠加对目标进行毁伤;能量输出方式主要为化学反应能.     

防护材料对爆炸驱动反应破片的影响

 研究了反应破片战斗部在爆轰驱动下反应破片的加载过程。利用AUTODYN-3D有限元计算软件,针对含能破片战斗部作用的特点,建立了破片抛射速度和主装药、隔爆层、破片等参数的数学模型,模拟了主炸药的起爆、爆轰波的传播、防护材料的作用及对破片的初始驱动过程;通过研究不同防护材料对爆炸冲击波的衰减特性,在满足反应破片抛射初速的前提下保证破片不破坏且有足够的抛射速度;对爆炸驱动过程进行理论分析和数值模拟,验证所设计的防护材料对反应破片的防护性能;对理论计算和数值模拟结果进行比较,并分析各影响因素,结论可为含能破片战斗部结构设计提供依据。     

基于LS-DYNA的圆柱形破片侵彻靶板有限元分析

采用LS-DYNA的Lagrange算法,选择了适合金属侵彻问题的Johnson-Cook材料模型,建立了圆柱形破片侵彻钢质靶板的有限元模型。通过对数值运算的结果进行分析,得到了破片对靶板的动态侵彻过程及破片和靶板的变形和损伤、破片和靶板上的等效应力分布和选取单元的应力变化曲线;得到了破片在侵彻过程中的速度、加速度变化曲线。     

预制破片对屏蔽炸药冲击引爆研究*

针对破片斜冲击状态下引爆屏蔽固体炸药问题开展了研究。从理论上建立了与冲击角度相关的冲击压力计算方法。结合炸药起爆判据,可确定炸药冲击起爆的临界速度。采用Lee-Tarver点火增长模型和LS-DYNA仿真软件,对破片斜撞击屏蔽装药冲击起爆过程进行了数值模拟。利用升-降法确定了临界起爆速度,验证了理论模型的有效性;并分析了破片材料、入射角和靶板厚度对冲击起爆JO—9195固体炸药临界速度的影响。结果表明:理论计算和数值模拟误差不超过5.98%,吻合较好,表明所建立的理论计算方法是有效的。在相同条件下,钨合金破片相对于钢质和铜质破片临界起爆速度低;随着入射角和靶板厚度增加,冲击起爆的临界速度也随之增大。     

杀伤战斗部破片飞散特性的数值模拟

应用LS-DYNA3D程序,采用Euler流体和Lagrange刚体耦合、离散化破片建模技术对全预制破片杀伤战斗部的爆轰驱动过程进行了三维数值模拟。在全局坐标系下,对所有破片的飞散速度和飞散角度进行了编程计算。在破片加速飞行阶段的不同时间点,分别对不同飞散速度区间和不同飞散角度区间的破片数进行了统计。得出了破片飞散速度区间和速度标准差随时间减小,破片飞散角度区间和飞散角度标准差随时间增大的结论。表明,破片飞散速度呈现均匀化,而飞散角度呈现离散化的特点。经分析计算得出,装药内能转化为破片动能的转化率为33.34%,与公开文献数据吻合较好。该结论可作为杀伤战斗部威力评估研究的参考依据。     

爆轰驱动金属壳体断裂数值仿真研究

对破片形成及运动问题的研究在增强战斗部的毁伤效能中具有重要地位. 本文利用数值模拟方法对不同装药结构的破片战斗部壳体在爆炸冲击载荷作用下的响应过程进行了仿真计算,仿真结果与理论计算结果相符,验证了数值模拟方法的可行性. 在此基础上对比分析了不同刻槽受控破片战斗部壳体断裂破片形成过程,得到了刻槽对破片速度的影响规律. 本文结果可为破片战斗部工程设计提供参考.     

流场中壳间充液双层壳体声辐射性能研究

对双层壳体（壳间充满流体的同轴圆柱壳）的声辐射进行了研究．基于Ｆｌüｇｇｅ壳体理论和Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ波动方程计算了有限长双层壳体在径向点激励下的声功率和振动速度级,讨论了双层壳体固有振动特性,比较了双层壳体与单层壳体声辐射特性．     

偏心多点起爆战斗部破片飞散实验研究

研究战斗部偏心多点起爆条件下破片径向飞散规律,针对一定结构的圆柱形战斗部,分别进行了偏心多点起爆条件下破片初速和破片数 的径向分布实验,通过对实验结果进行分析得出规律性认识,研究结果表明：偏心多点起爆可使战斗部定向方向上的破片获得更大初速,同时定向方向上的破片数也有较大提高。     

心形装药结构的破片飞散特征与能量增益研究

为研究心形装药结构的破片飞散特征与能量增益效应,基于LS-DYNA对典型心形装药结构与同质量和尺寸的轴对称装药结构的破片驱动飞散、能量分布和对靶板侵彻作用效应进行了数值模拟,结果表明心形装药结构在径向飞散角-30°~30°内的破片比例为94.3%,而轴对称装药结构仅为16%.心形装药结构的破片速度在2097~349 m/s之间分布,平均速度虽明显低于轴对称装药结构,但在径向飞散角-5°~5°之间的破片总动能约是轴对称装药结构的4倍,能够明显提高定向方向范围内的破片分布密度和动能,增强对目标的侵彻作用效应.     

活性破片对钢板侵彻性能的实验研究

进行了弹道枪发射实验,研究了活性破片对钢板侵彻性能和毁伤效应。测量破片穿透不同厚度钢板的临界速度,采用高速摄影仪观察破片侵彻钢板过程和反应现象。实验结果表明,活性破片在497~1374 m/s速度范围内,撞击钢板时发生了反应,并伴随有强烈的燃烧、爆炸现象。在战斗部设计关心的1 500~2 200 m/s范围内,活性破片对典型的6 mm厚等效钢板具有足够的侵彻能力;且穿孔直径大于惰性钢破片。聚合物基体材料的强度低和撞靶反应是造成活性破片侵彻穿甲能力弱于钢破片的主要原因。活性材料强度和密度相对钢靶较低,导致撞击靶板过程中发生较大的镦粗变形以及侵靶过程中反应对靶孔产生径向膨胀效应使穿孔孔径增加。     

冰后回弹对南极地区冰盖质量变化影响的研究

全球海平面变化关系着人类的生存和发展,一直以来就是科学界重点关注的问题;而南极地区存储的冰是影响海平面变化最主要的因素。主要详细地阐述了冰后回弹的基本理论,以及利用GRACE重力数据计算冰后回弹的基本理论;并推导了相关的计算公式。最后,利用GRACE月重力场数据对冰后回弹和南极地区质量变化进行了试算。实验结果表明:南极地区冰后回弹效应范围为-0.987~20.3 mm/a;其中在极点附近的冰后回弹效应较强。     

岩石爆破块度分布的分形结构

应用分形几何理论研究了岩石爆破块度的分形特性，发现岩石的爆破块度具有良好的分形结构。建立了爆破块度的分维数与爆破参数的关系。由此可进行岩石爆破后的块度估算，爆破块度的预报和爆破参数的优化。     

烟囱水塔类高耸建筑物拆除技术的理论探讨

通过对烟囱水塔类高耸建筑物的结构特点分析,结合拆除爆破方法的一般类型及其技术参数,从基本理论出发,详细阐述了该类建筑物的拆除爆破原理、参数设计、计算方法等内容,并由某水塔爆破拆除实例加以论证,可供同类工程参考。     

岩石爆破块度预测的分形研究

根据分形几何学理论，研究了岩石爆破块度的分形特征。认为，一直困扰我们的由岩石特性引起的爆破成缝的随机性，不规则性和爆破块度分布的复杂性，可由分形研究开创一个新的生长点。     

非等温条件下雷管热爆炸临界温度数值计算

阐述了热爆炸基本原理,介绍了热爆炸实验的设计和方法,通过对实验数据的整理与分析,阐明了药卷发生热爆炸的规律性。根据热爆炸理论,推导出了非等温条件下,炸药由热分解过渡到热爆炸时临界温度的预测模型。计算结果表明,临界温度的数值计算值与实测值能够较好地相吻合,证明了数学模型的建立和特征参数选取的正确性和合理性。从而为煤炭地下气化温控爆破渗流燃烧技术工艺参数的设计及炸药的稳定性评价,奠定了必要的理论基础。     

兰尖铁矿台阶爆破质量主要影响因素分析

在简要介绍灰关联分析原理及其计算方法后,通过实例计算与分析,得到了影响兰尖铁矿台阶爆破质量的主要因素,及各影响因素的主次关系,从而为确定块度预测参数和爆破优化参数提供了可靠依据,为提高爆破质量提供了理论基础·     

Experimental study on stemming effect in rock blasting

<正>Based on the blasting theory and stress wave theory,stemming mechanism and movement of stemmed material in rock blasting were analyzed and the calculation expression of stemming lengths was deduced.The blasting experiment with different stemming lengths was carried out and the results show that the theoretical stemming length,which is 0.73～0.8 time of burden,is in the range of the experiential length,which is 0.63～0.88 time of burden.The blasting results of field experiments with theoretical stemming length are satisfactory,which shows the theoretical derivation and analysis are correct and reliable.The results will supply rock blasting with the theoretical gist of parameters design.     

水泥浆封堵深孔预裂爆破合理封堵长度

针对深孔预裂爆破装药量大,传统炮泥封堵易发生“冲孔”的问题,提出以水泥浆为封堵材料,并对其合理封堵长度进行研究。基于水泥浆性能,假设凝固后的水泥浆与岩石为同一材料,阐述水泥浆封堵炮孔的作用机理;根据Starfield迭加法的基本思想,建立柱状药包等效多个球状药包计算模型,探究球状药包应力波衰减规律,计算球状药包在自由面的迭加拉应力;基于减弱爆破漏斗理论,以迭加拉应力与岩石抗拉强度相等为原则,推导封堵长度取值公式;利用数值模拟,分析了不同封堵长度下爆破后应力波的扩散范围与岩石的破碎范围;以新巨龙煤矿2302N工作面爆破法过大落差断层为背景,进行现场试验,借助钻孔成像仪观测炮孔周边岩层破碎情况。结合理论计算、数值模拟及现场试验确定水泥浆封堵长度为2.5 m。     

高桩承台动水力简便计算方法

基于Morison动水理论,提出了作用于高桩承台的动水力简便计算方法,该方法可以应用于深水大跨度桥梁抗震设计.以南京长江三桥南塔基础为原型,利用水中振动台试验,通过对比无水和有水状态时动力荷载作用下的模型试验和计算的结果,验证了动水力简便计算方法的准确性和可靠性,并对影响动水力的主要影响因素进行了重点讨论.     

光面爆破效果BP神经网络预测

介绍了BP神经网络的基本原理，基于Matlab工具箱建立了预测光面爆破效果神经网络模型，从岩石力学性质，周边爆破参数两个方面对光面爆破效果进行分析和预测。为了加快神经网络模型的收敛速度。增强其跳出局部极小点的能力，采用了附加动量法和自适应学习速率结合的方法对网络进行训练，利用该模型对光爆效果进行了预测。取得了很好的效果。