Ⅰ-Ⅴ型夹芯板在近爆冲击波和破片群联合作用下防爆性能研究

针对民用建筑物墙、板构件提出一种新型的Ⅰ-Ⅴ型夹芯板防护结构,采用非线性有限元软件LS-DYNA,开展近爆冲击波和破片群联合作用下Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的防护性能研究.从质量损失、能量吸收和竖向峰值位移响应3个方面,研究了炸药比例距离、炸药起爆位置对夹芯板防护效果的影响,同时对夹芯板的实际防护性能进行了验证.结果表明:炸药比例距离对Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的防护性能有较大的影响;不同炸药起爆位置对Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的毁伤程度不同,在轴向增加起爆点的个数并不能显著增大Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的毁伤程度;有Ⅰ-Ⅴ型夹芯板防护的钢筋混凝土板迎爆面只有少量混凝土脱落,且无钢筋外露,背爆面无混凝土脱落,也无钢筋外露,塑性变形区域较小,整体没有形成贯穿破坏,Ⅰ-Ⅴ型夹芯板的实际防护效果很好.     

PTFE基含能破片的能量释放特性研究

本文利用弹道枪作为加载方式模拟破片弹靶作用状态,研究了冷压烧结制备的6种含能材料在冲击条件下的能量释放特性,并利用高速摄影记录实验现象.实验结果表明：含能材料的毁伤效果明显优于惰性材料;Al/W/PTFE含能破片释放的能量最多,Ti/W/PTFE含能破片的火光持续时间最长.     

典型反应破片冲击反应压力特性试验研究

为研究金属-氟聚物、铝热剂和金属间化合物等3种类型反应材料的冲击反应压力特性,选择Al-PTFE、Al-Fe₂O₃以及Al-Ni制成反应破片,基于弹道枪驱动发射,使破片冲击前置靶板,并在密闭箱体内发生剧烈化学反应,通过箱壁上不同位置处的压力传感器记录箱体内的动态压力散布特征. 试验结果显示,同体积反应破片以1 200 m/s冲击贯穿2 mm厚LY-12硬铝板,进入密闭试验箱内产生的反应压力峰值p_Al-Ni >p_Al-Fe2O3 >p_Al-PTFE;Al-Ni,Al-Fe₂O₃和Al-PTFE的能量释放率依次为74%、40%和10%,并且在试验中观察到了因反应材料二次燃烧反应消耗气体产生的负压峰值.     

钨锆合金破片对钢板屏蔽燃油的穿燃实验

为研究钨锆合金破片对钢板屏蔽燃油的引燃机理. 进行了常用储油罐结构分析,设计了储油罐模拟靶标,进行4种不同类型的Φ6 mm×6 mm钨锆合金破片对屏蔽燃油的穿燃实验,通过高速录像获得油气混合物的引燃过程. 实验结果表明4种钨锆合金破片以800~1 600 m/s的撞击速度均可击穿6 mm厚Q235钢板后引燃0#柴油表面的油气混合物,却难以引燃柴油;钨锆合金破片对油气混合物的引燃效果与破片钢板后的释能特征和油气混合物分布结构相关.     

防暴弹破片速度衰减特性

针对爆炸式防暴弹在处置各类突发事件中出现的破片杀伤问题,根据破片在飞行过程中的受力分析,建立爆炸式防暴弹破片的运动方程,计算分析了各种因素对破片速度衰减特性的影响规律.研究结果表明:在相同的初始条件下,对于相同形状的破片,飞散角的绝对值越大,速度衰减则越快;对于不同形状的破片,不规则形破片的速度衰减最快,其次是矩形破片,而球形破片的速度衰减是最慢.该成果为防暴弹非致命效应的安全性评估提供了参考.     

空冷贝氏体钢破片中绝热剪切带的微观形貌特征

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)等设备,研究了空冷贝氏体钢爆破圆筒破片中的绝热剪切带的微观形貌特征.实验结果表明:破片中绝热剪切带为白亮带,其形貌与基体组织有明显的区别,绝热剪切带上有分叉和裂纹;衍射证明绝热剪切带内组织为晶体结构,带内有位错胞和位错缠结;原子力显微镜观测表明绝热剪切带高于基体.     

爆炸成型弹丸垂直穿透钢板靶后破片飞散特性

为了能够利用爆炸成型弹丸打击目标前的初始条件对目标内部的破片分布进行量化预测,从而可以对目标打击策略进行优化升级,采用了经过实验数据验证的数值仿真方法,对某爆炸成型弹丸垂直穿透钢板所形成的靶后破片进行了研究,分析了靶后破片的数量与所处飞散角度的关系,建立了上述关系与着靶速度（1700～1900 m/s）、靶板厚度（30 ~ 70 mm）、破片来源（爆炸成型弹丸或靶板）的联系. 结果表明:可以通过初始条件可靠地量化预测破片分布,并且靶板及爆炸成型弹丸产生的靶后破片相对累计数量随飞散角的增加而呈Weibull累积分布函数式增加.      

破片侵彻钢/陶瓷/钢复合板的特性分析

为了从理论角度分析钢/陶瓷/钢复合板抵御爆炸破片的侵彻能力,将钢/陶瓷/钢复合靶板简化为由单层的薄板(钢面板)与陶瓷/钢复合靶板组合而成,建立了破片侵彻复合板过程的理论分析模型。结合Florence模型推导了弹体穿透钢/陶瓷/钢复合靶板的剩余速度公式。采用非线性动力学计算程序AUTODYN模拟了圆柱形破片对钢/陶瓷/钢复合靶板的侵彻过程,模拟结果与理论计算结果吻合较好,推导得到的理论公式具有一定的工程实用性。     

活性破片引爆屏蔽装药机理研究

采用弹道实验对活性破片引爆屏蔽装药作用行为进行研究,且与同质量钨合金破片引爆能力进行对比,并基于AUTODYN-2D平台对破片冲击起爆屏蔽装药行为展开数值模拟研究,通过数值模拟与实验结果的对比得到活性破片引爆屏蔽装药机理.结果表明,10g活性破片在1 287m/s以上碰撞速度下,能可靠引爆设有10mm厚LY12硬铝或6mm厚A3钢面板的注装B炸药,而同质量钨合金破片在1 527m/s碰撞速度下,只能造成屏蔽装药碎裂而不能将其引爆.活性破片撞击金属面板后,自身在装药内部发生的剧烈化学反应是其引爆装药的主控机制,这显著降低了破片引爆屏蔽装药所需的动能.     

壳体材料性能对预控破片威力的影响

采用局部淬火技术对40Cr和40Cr Mn Si B壳体进行预制破片。考察了淬硬层组织和冲击功变化特征,最后分析了壳体材料性能对预控破片威力的影响规律。研究结果表明:由于瞬间的重熔-凝固作用,两种壳体的淬硬层组织主要为针状马氏体,晶粒细化但冲击功下降,脆化倾向明显。40Cr Mn Si B钢由于较好的淬透性和强韧性匹配,局部淬火后材料的韧性优于于40Cr钢,有利于壳体发生大幅度膨胀变形,使预控破片获得更多的动能,造成更强的破坏作用,与破片威力实验结果相吻合。