近爆场下固支铝合金圆板的动态响应研究

对2024-T3铝合金圆板在近爆场下进行了爆炸冲击试验,利用Henrych经验公式与有限元法分别进行了计算和数值模拟,对比了近爆场的冲击波超压,考察了铝合金圆板的动态响应特性与变形失效模式,分析了药量及爆距的影响.结果表明:在爆炸冲击载荷的作用下,随着载荷的增强,即随着药量的增大、爆距及比例距离的减小,固支铝合金圆板呈现出3种变形失效模式、塑性变形、中心拉伸破孔失效、中心破孔,并发生圆板开裂;塑性变形首先在铝合金圆板的固支边界处产生,随后迅速扩展到板中心区域;随着比例距离的减小,发生中心拉伸破孔板的破孔尺寸逐渐增大,而发生边界拉伸断裂板的鼓包程度逐渐减小.      

隔爆墙后爆炸冲击波绕射与超压分布规律

基于爆炸实验与数值模拟,对爆炸载荷作用下隔爆墙后的冲击波绕射和超压分布规律进行了研究.首先,开展了隔爆墙对爆炸冲击波隔离效应的实验,得到了有/无隔爆墙条件下相同爆距处的冲击波超压时程曲线.在此基础上,采用流体动力学软件AUTODYN对爆炸冲击波的绕射过程进行了数值仿真,通过与实验结果的对比验证了模型的有效性.结合数值模拟和量纲分析,得到了不同爆炸当量、爆距、墙高等参数下隔爆墙后不同区域的冲击波超压分布规律,并给出了隔爆墙后近地面超压峰值的工程计算公式,为隔爆墙的设计和安全评估提供了依据.      

空旷环境下小药量集中药包爆炸冲击波衰减规律

为研究炸药爆炸冲击波在空旷环境下的传播规律,采用NUBOX9100冲击波信号分析仪分别对0.1、0.2和0.3 kg的小药量集中药包进行了现场试验。试验表明:小药量集中药包爆炸冲击波在空旷环境下传播速度随爆心距衰减较快,在爆心距12 m处的冲击波传播速度衰减速率为爆心距2 m处的60%。当爆心距在1～3 m时,冲击波超压峰值的衰减速率约为75.61 kPa/m;爆心距在3～8 m时衰减速率降低到10.12 kPa/m;爆心距大于8 m时,衰减速率趋于平缓,约为0.48 kPa/m。提出了冲击波超压峰值与比例距离之间的修正公式,修正公式尤其对比例距离大于10的情况进行了修正。在比例距离较大时,修正公式比以往的经验公式更适用。运用ANSYS/LS-Dyna软件对炸药在空旷环境下爆炸冲击波超压衰减进行了模拟,结果表明修正公式的误差较小。     

砖隔墙抗爆特性及泄漏空气冲击波效应

为获得转隔墙抗爆特性及泄漏空气冲击波传播规律,通过不同装药量、不同爆距砖隔墙前爆炸墙后泄漏空气冲击波传播试验,以及无砖隔墙对比试验,获得砖隔墙的毁伤特征和空气冲击波实测波形,据此提出砖隔墙破坏等级划分及特征描述,对有无砖隔墙空气冲击波实测波形进行对比分析。结果表明:空气冲击波波形结构和冲击波特征参量(峰值、作用时间等)均存在明显差异;冲击波超压峰值随着传播距离下降的幅度与药量密切相关,随着药量的提高趋于平缓。     

结构近中区爆炸波能量分配和衰减特征

通过混凝土爆炸试验,测试到了距爆源8～16 cm范围内的爆炸波全应变信号.通过信号的时频能分析,将爆炸波识别后分离为爆炸冲击波区、应力波区及爆生气体膨胀作用区,并就各区的作用时间、力量大小、能量特征及其随距离的衰减特点开展了定量研究.结果表明,在距离炮孔中心线40R0的测点范围内同时受到爆炸冲击波、应力波和爆生气体膨胀的共同作用:总能量在距爆源8～16 cm范围内下降了55.5%;爆炸冲击波能量占测点能量的30%～40%,随距离的增大减小;应力波能占测点能量的20%～40%,随距离增大而呈线性减小;爆生气体膨胀能占测点能量的20%～40%,随距离增大而减小缓慢,且在损伤边界处存在显著增大现象.     

基于空中爆炸冲击波的动态爆心定位方法研究

为解决空中动态爆炸爆心位置难以测定的问题,研究一种基于冲击波超压测试结果的爆心坐标五区定位方法.将数字压力记录仪在爆炸区域组成测试方阵,根据测点距预估爆心距离将所有测点划分到5个区域.通过在每个区域选取一个测点共5个测点的方式得到多组测点,以每组测点的相对坐标和冲击波超压值为原始数据,基于空中静态爆炸自由场冲击波传播规律、动态爆炸冲击波超压工程计算公式、壁面反射规律等建立函数方程组.借助Matlab软件和莱文-马夸特方法迭代求得多组爆心坐标,通过格拉布斯法剔除异常数据,将剩余数据求平均值得到最终的爆心3维坐标.结合实爆试验,将计算结果与监测结果进行对比,结果表明该方法求解爆心坐标是可靠有效的.      

炸药在密闭空间中爆炸超压测试与分析

摘 要：为了研究炸药在密闭空间中爆炸超压特性,将TNT作为典型炸药,在容积为500L的密闭爆炸罐中进行空中爆炸试验,测量了爆炸罐内超压随时间的变化曲线,提出了准静压形成时间的概念。结果表明,密闭空间中的超压是由冲击波超压和准静压组成,试验药量增大,冲击波峰值超压和准静压增大,准静压形成时间减小;传感器位于管道中将无法测量冲击波峰值超压,但是能够准确地测量准静压;环境中的氧气量增大,准静压增大,说明爆轰产物发生了后燃烧,提高环境中的氧气含量能够提高爆轰产物反应率。     

爆炸焊接用半球结构体的降压实验

如何减小爆炸焊接噪声影响的问题成为目前迫切需要解决的问题.为解决冲击波和噪声扰民问题,因为药量不能做到微差起爆降低声源,这里着重从传播途径上考虑,提出了在爆破场地建设一种专用的半球阻波结构.依据内爆、裸爆超压测试,比较了裸爆、内爆超压降低趋势.在半球阻波体开口方向,消压效果可达50%,在开口侧向90°方向,消压效果可达90%.     

多连拱形迎爆面对结构抗爆效果的影响

为了评估多连拱形迎爆面对结构抗爆效果的影响,该文采用ABAQUS建立了具有等抗弯刚度的多连拱板形结构和单层平板结构的数值模型,利用耦合欧拉-拉格朗日算法(Coupled Eulerian-Lagrangian, CEL)对两种结构与空气冲击波之间的相互作用进行了研究,并对比了两种结构在化爆和核爆作用下的动力响应特性。在化爆作用下,和平板结构相比,多连拱形迎爆面能够改变爆炸冲击波的入射角及反/绕射路径,从而降低结构表面冲击波反射超压峰值、缩短正压持续时间、减小在x方向支座反力及底板中心点位移,因此能够显著削弱冲击波对结构的影响。然而,由于核爆冲击波会在结构表面快速形成持续稳定的空气高压区,后续爆炸冲击波相当于作用在空气高压区上,并且核爆炸冲击波会在相邻拱形面的连接处发生叠加,因此多连拱板形结构并不能起到明显的抗击核爆的作用。     

内爆爆距对舱壁变形影响的数值研究

为研究舱内爆炸时爆距的改变对舱壁的毁伤效应,运用有限元分析软件建立了舱室内爆的仿真模型,分析了爆距变化对舱壁的变形影响及舱内冲击波压力的作用情况.结果表明：在爆距比L₁/L₂>1时,远端舱壁的变形挠度总大于近端舱壁.当爆距L₁增大时,远端舱壁的挠度值呈线性增加,挠度增量约为爆距增量的11%,而近端舱壁的挠度变化不明显;舱内爆炸后作用于远端舱壁的冲击波为初始冲击波与来自近端舱壁及四周刚性舱壁的反射冲击波相互作用而形成的叠加波.     

高强RC板的抗接触爆试验分析

在接触爆炸荷载作用下,钢筋混凝土板是防护结构中受爆炸荷栽作用的主要受力构件,通过对5个不同配筋率的HHT600高强RC双向板和5个普通RC双向板在接触爆炸荷栽作用下的对比试验,考察了破坏形态,包括爆炸成坑、爆炸震塌和爆炸贯穿等现象,系统分析了这两种板的接触爆炸破坏特征和局部破坏效应。研究结果表明：提高板中的钢筋强度等级和钢筋配筋率,能改善钢筋混凝土板的抗爆性能。对爆炸成坑和结构震塌的主要影响因素得出了初步结论,为结构抗局部破坏设计和防护工程中遮弹层的研制提供了实验依据。     

单个装药浅层水中沉底爆炸的数值模拟

采用ＡＬＥ算法,对单个装药浅层水中沉底爆炸进行了数值模拟。计算结果与实测结果较好地吻合。根据数值计算结果,分析了爆炸流场中冲击波传播规律;给出了不同时刻水中压力等值面分布,空间不同点压力时程曲线;分析了水底,水面对水中爆炸冲击波传播及对流场压力变化规律的影响。获得了浅层水中爆炸流场参量分布与变化规律的初步认识。     

三维爆炸场冲击波检测与可视化

根据冲击波的物理属性及其在数值模拟结果中的特点,将压力场转换为压力梯度场;然后在压力梯度场的体绘制过程中,通过合理设置空气介质的传递函数,实现了三维爆炸场冲击波特征的检测与可视化处理. 为了提高可视化效率,对基于光线投射的体绘制过程,采用查找表和包围盒等技术进行了加速处理. 算例测试结果表明,本文方法可以清晰展示三维爆炸场的冲击波特征.     

制导杀爆弹毁伤效能评估的应用研究

基于真实目标等效结构研究制导杀爆弹毁伤效能评估的应用.针对红外成像和GPS两种制导模式,分析末端弹道特征对于确定弹药研究毁伤效能与引信炸高、制导精度之间的联系.通过分析结果可见,采用红外成像制导模式,炸点随着炸高的提高离瞄准点的距离逐渐变远,破片群难以命中目标;采用GPS制导模式,炸点可通过弹载计算机计算调整炸点于目标上方,破片群向下可命中目标,对目标的毁伤效果较好;所以,弹药的毁伤效能除了与战斗部、引信有关,还与导引头的制导模式相关.通过仿真分析,制导模式对战斗部动爆威力场影响不大,因此在战斗部研制过程中可不考虑弹药的制导模式,而只采用动爆条件下的毁伤幅员对战斗部的毁伤效能进行考核,以优选出最佳战斗部结构和炸高.      

化爆作用下人防工程口部封堵梁的计算与分析

以典型口部封堵梁为例,对其在普通爆破弹爆炸作用下的响应进行计算与分析,动力有限元计算表明,按照抗核爆空气冲击波的要求设计的封,在化爆荷载作用下存在严重反弹现象,其载面负弯矩抗力明显不足,支座抗拉能力也显不足,建议梁的设计应采用对称配筋,并加密箍筋和增加焊角焊缝。     

砂土地基触地爆炸的SPH-FEM耦合分析方法

针对砂土地基触地爆炸问题,在LS-DYNA框架内建立了有限元法和光滑质点流体动力学法相耦合的数值分析方法SPH-FEM。该耦合法结合了FEM的高计算效率和SPH在处理土体爆炸大变形方面的优势,通过精确捕捉SPH粒子的运动,可以直观再现爆坑形态的发展全过程,适合描述爆炸大变形问题。数值结果显示,爆炸波在近区表现的强间断冲击波,是造成土体流动大变形的重要因素; 土体参数在正常范围的浮动对爆坑尺寸具有一定影响,在设计应用时应予以考虑。利用SPH-FEM耦合法计算得到的爆坑形态和尺寸与ConWep程序经验数据基本一致,验证了SPH-FEM耦合法在分析触地爆炸问题中的正确性。     

土中拱形结构抗爆试验设计与分析

为实现在化爆条件下土中拱结构荷载分布规律、结构动态响应以及破坏模式等的试验,利用爆炸作用原理和传感器技术理论,在考虑结构抗爆试验基本要求的基础上,设计了野外拱结构爆炸试验。拱结构为现浇钢筋混凝土结构,安装传感器后进行覆土。为有效测量相关数据,试验使用了多种传感器,包括应变传感器、加速度传感器、压力传感器及位移传感器等。给出了拱结构抗爆试验传感器布置情况,介绍了测试基本原理,建立并分析了连接传感器、起爆和同步触发以及数据采集存储几个主要组成部分的动态测试系统。试验结果表明,试验设计满足抗爆试验要求,对其他类似的测试试验可提供一定参考,为土中拱形结构的设计提供依据。     

海洋平台气体泄漏爆炸对结构的作用分析

结合气体爆炸的特点,考虑和计算影响气体爆炸的几个主要因素,考察在海上天然气开发工程中,必须天然气泄漏点火后,燃烧爆炸的发展过程及产生的相应荷载作用,进而做了平台舱室爆炸荷载发生破损的变形分析,采用能量法建立了板的桡度公式,计算结果与试验结果比较吻合,为油气田定量风险评估及事件升级分析奠定了基础。     

一种新型钢—混凝土组合结构的抗爆性能

为了提高防护结构的抗爆炸性能,提出了压型钢板一方钢管钢筋混凝土组合结构.运用ANSYS大型有限元软件,对这种新型的防护结构和普通钢筋混凝土结构在相同爆炸荷载下的响应进行了数值模拟和对比分析.研究结果表明:这种新型的防护结构能够降低结构变形,防止底部混凝土过早开裂,同时具有较高的强度储备,是一种比较理想的抗爆炸防护结构.     

分配层分层结构对核爆炸荷载的防护效果试验研究

由于受经费和地质条件的限制,人防工程不可能无限制地增加防护层厚度,因此利用分层结构对爆炸波的衰减和弥散效应,通过试验研究分配层分层结构对核爆炸荷载的防护效果是十分必要的.利用平面装药爆炸模拟核爆炸的加载技术,进行了分配层分层结构对核爆炸荷载防护效果的大比尺相似模拟野外化爆试验,通过4个精心设计的不同分层结构的平面装药加载试验,证明了分配层分层结构对核爆炸的防护效果明显优于单层结构.