炸药装药在后座冲击下的动态响应实验研究

目的　研究炸药装药的力学性质对装药发射安全性的影响． 方法　利用小型后座模拟试验装置对相同密度条件下的Ｂ炸药和改性Ｂ炸药装药在相同后座加载条件下的应力和应力率响应进行了测试． 结果　试验显示由于改性Ｂ装药弹性模量相对Ｂ炸药装药降低,在同样后座载荷下改性Ｂ装药中的应力及应力率明显低于Ｂ炸药装药． 结论　得出了降低装药的弹性模量有利于提高装药发射安全性的估计．     

弹体侵彻混凝土过程中炸药动态响应数值模拟

采用动力学计算程序AUTODYN对弹体侵彻混凝土过程进行了数值模拟,重点分析了弹体内部炸药所受压力的变化规律及装药与壳体之间的相互作用。数值模拟结果表明：弹体在侵彻过程中,装药前端主要受压缩作用,导致弹体前端的炸药产生明显的塑性应变;弹体尾部装药受到拉伸和压缩作用,并且装药和壳体尾部之间发生强烈碰撞,装药遭受明显的冲击作用。根据计算结果,侵彻型弹药设计应重点防护装药前端和尾部。     

不耦合装药结构对岩石爆破的影响

为了研究不耦合装药结构对爆破效果的影响,在实验室中采用水泥砂浆模型对不耦合装药结构进行了模型实验,并对爆破块度和爆炸应力波进行筛选及统计与测试分析.采用AUTODYNA有限元分析软件对不耦合装药结构爆炸应力波在岩石传播过程中粉碎圈、裂隙形成进行了数值模拟研究.模型实验研究表明,不耦合装药结构可提高炸药能量利用率及改善爆破块度分布;数值模拟结果显示,炸药和炮孔壁之间的间隙可以改变应力波在炮孔壁上的加载率,延长了应力波和气体的作用时间,显著地降低了粉碎圈厚度,提高了炸药能量的利用率和爆破的效果.     

孔壁压力计算方法的探讨

本文依物理学基本定律对不同装药结构进行分析,给出了耦合装药在冲击荷载超过岩石变形曲线上的临界应力时,按冲击波理论计算孔壁压力;否则,按弹性波理论来计算;不耦合装药时按弹性波理论计算。     

双组分炸药装药水下爆炸的冲击波峰压场研究

针对目前水下武器战斗部为单一组分装药模式,提出高低能量不同的双组分炸药装药模式. 从理论研究、实验分析和数值模拟3个方面对双组分炸药装药在水下后端面起爆的爆炸威力场规律进行了分析研究. 结果表明,双组分炸药装药的近场冲击波超压略有增加,在中场范围冲击波超压分布变化不大,可为水下双组分装药战斗部威力场设计提供参考.     

热冲击对以RDX为基的压装PBX炸药装药尺寸和密度的影响

为了评价一种以RDX为基的压装PBX炸药的装药尺寸稳定性,利用高低温度交替冲击试验,研究热冲击对JHL-X炸药装药尺寸稳定性的影响。采用炸药药柱径向和轴向尺寸变化率和密度变化率表征了炸药装药尺寸的稳定性,用线膨胀仪测试了压装PBX炸药线膨胀系数(CET),分析了CET的变化对炸药药柱轴向尺寸的影响。结果表明,压装PBX炸药药柱经受热冲击循环过程中,轴向和径向的尺寸变化率以及密度变化率随热冲击温度的升高而增大,随温度的降低而减小,轴向尺寸和径向尺寸的变化率相当。与试验前比较,试验后恢复至常温的炸药药柱密度和轴向尺寸分别增大0.6%和0.75%,而径向尺寸减小0.3%。     

不同口径聚能装药射流引爆带壳装药数值模拟

为分析装填钝感高能炸药TATB装药壳体厚度对射流冲击引爆的影响,采用动力学有限差分程序Autodyn,建立了50 mm口径聚能装药对不同厚度钢壳体冲击引爆数值模型,模拟分析了聚能射流冲击带壳装药过程中冲击波传播和炸药反应的情况.在此基础上,开展了50 mm和75 mm口径聚能装药对覆盖有混凝土层的带壳装药冲击引爆数值模拟,模拟结果与射流冲击引爆经验判据一致,说明数值建模方法具有一定的合理性.模拟分析表明,随着被冲击装药壳体厚度的增加,炸药引爆机制由射流冲击产生的前驱波引爆转化为前驱波与冲击剪切变形共同引爆.研究结果对反导战斗部设计具有一定的参考价值.     

热冲击对以黑索金(RDX)为基的压装塑胶炸药(PBX)装药尺寸和密度的影响

为了评价一种以RDX(黑索金)为基的压装PBX(高聚物黏结炸药)炸药的装药尺寸稳定性,利用高低温度交替冲击试验,研究热冲击对JHL-X(聚黑铝-X)炸药装药尺寸稳定性的影响。采用炸药药柱径向和轴向尺寸变化率和密度变化率表征了炸药装药尺寸的稳定性,用线膨胀仪测试了压装PBX炸药线膨胀系数(CET),分析了CET的变化对炸药药柱轴向尺寸的影响。结果表明,压装PBX炸药药柱经受热冲击循环过程中,轴向和径向的尺寸变化率以及密度变化率随热冲击温度的升高而增大,随温度的降低而减小,轴向尺寸和径向尺寸的变化率相当。与试验前比较,试验后恢复至常温的炸药药柱密度和轴向尺寸分别增大0.6%和0.75%,而径向尺寸减小0.3%。     

岩石SHPB劈裂分析理论研究

为了分析岩石在冲击载荷下的动态劈裂破坏情况,通过分析巴西圆盘在动态劈裂和静态劈裂时表面应力分布均匀化的相似性,可以将静态劈裂时的弹性理论应用到动态劈裂当中,得到巴西圆盘在动态劈裂下的动态抗拉强度、动态抗压强度、应变率和应变的计算公式.应用三维非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟巴西圆盘在分离式霍布金逊压杆实验装置上受冲击时动态劈裂的整个实验过程.基于动态抗拉强度公式和动态抗压强度公式,对试件的实际拉应力曲线与计算拉应力曲线进行对比,以及对实际压应力曲线与计算压应力曲线进行对比,通过对比曲线的相互吻合性证明数值模型适用于对岩石冲击劈裂破坏性质的研究.通过分析试样表面的应力均匀化过程以及试样表面对心压缩轴线上拉应力方向的应力分布情况,得出试样在对心压缩轴线表面上的破坏顺序是由从两个冲击端部向中心发展的;通过分析试样沿对心压缩轴线所切剖面上的拉应力分布,得出试样在厚度方向上的破坏顺序是由表面向内部发展的.     

Q420钢热变形行为及流变应力模型研究

利用Gleeble-2000热模拟实验装置对Nb,V微合金化Q420高强度低合金钢(HSLA)进行了高温单道次压缩实验.研究了变形条件对该钢的动态再结晶行为的影响,并建立了一系列完整的描述高温变形的流变应力模型.实验结果表明:动态再结晶只在较高变形温度和低应变速率下发生,且峰值应力、稳态应力、峰值应变和临界应变与lnZ呈线性关系;流变应力预测模型和实验结果吻合良好.     

不同爆炸加载参数下含裂纹试件的动光弹数值分析

采用动态光弹性的方法，对在不同爆炸加载参数下含裂纹试件的动态响应进行了研究，对爆炸过程、应力波传播规律及其对裂纹的影响进行了分析讨论。给出了应力波通过裂纹尖端时，其应力强度因子连续变化的规律；给出了改变爆炸加载参数及边界反射波对裂纹尖端应力强度因子的影响。     

爆炸焊接中应力波作用的动光弹试验研究

爆炸焊接对于钢板的焊接中说是一种经济而有效的新技术，新工艺，在爆炸或冲击荷载作用下，钢板间会引起复杂的应力应变状态的变化。表现在应力波传播比较复杂，首次利用动光弹法模拟在爆炸或冲击作用下两板间的应力波的传播过程，借用应力波理论来分析爆炸焊接中应力波的作用机理。证实了两板结合前上板内存在着能量累积过程，并结合弹力波动理论和应力-光学定律推导出了理论数值解与条纹级数之间的关系。     

矩形板中应力波主波和次波的传播与反射

弹性应力波的修正理论指出关于体积应变的波动方程与现有理论一致,但发展了一组关于体积应变和偏应变的弱耦合波动方程。针对矩形板受侧向集中载荷冲击下应力波的波动问题,建立了应力波传播的两组控制方程以及加载面和自由面的波动边界条件。采用有限差分方法求解波动方程,数值分析了应力波关于主波和次波的传播以及自由面上斜入射波的反射过程。偏应变在传播过程中分裂为两部分,一部分与体积应变共同传播组成主波,另一部分传播较慢形成次波。数值模拟结果显示与冲击载荷下纳钙玻璃板中应力波的传播图像是完全符合的。     

爆炸加载下含裂纹试件的动光弹研究

本文对爆炸加载下含裂纹环氧树脂板试件进行了动光弹实验研究,给出了有关的实验照片,并对爆炸过程、应力波传播规律及其对裂纹的影响进行了讨论.     

爆炸应力波在层状岩体中的传播与衰减

针对层状岩体的特征,研究爆炸应力波中的平面波在层状岩体界面上的透、反射关系以及球面波在各岩层中的衰减特性,分析爆炸应力波在层状岩体中的传播和衰减规律.研究表明,爆炸应力波在各层岩体中随传播距离的增加而衰减,衰减速度分别与各层岩体的衰减系数有关;爆炸应力波在经过不同岩层界面时的强度增减与层面两侧岩体的阻抗有关.在相同传播距离内,层数较多、软硬相间的层状岩体对爆炸应力波有更大的衰减.当爆炸应力波经层状岩体传播后作用于地下结构时,层状岩体能更好地保护其下方的结构.     

超高速数字图像相关实验系统及其在爆炸研究中的应用

 基于数字图像相关方法和超高速摄像技术,建立了超高速数字图像相关实验系统,并应用该系统和UV平板打印制斑技术,通过在聚碳酸酯（PC）平板试件上进行爆破模型实验,分析了爆破应变场的演化过程和衰减规律。结果表明,爆炸产生应力波的表现形式以压缩波为主、剪切波为辅;随着应力波在试件平面内的传播,应力波频率由高频向低频衰减,应力波能量逐渐耗散。采用ABAQUS有限元分析软件对爆破模型实验的动态过程进行模拟,数值模拟的变形演化规律与模型实验结果基本吻合,验证了超高速数字图像相关实验系统对爆炸问题的研究具有良好的适用性。     

垂直深孔掏槽爆破的数学模型

为研究矿井建设中难度最大的立井深孔爆破掏槽新技术,本文运用近代岩石爆破理论和应力波理论,分析了几种因素对爆破区应力场分布的影响,从而提出了一个可计算深孔分段或分阶爆破掏槽的三维应力场与破碎区的数学模型。最后通过一个国外工程实践证明,其计算结果基本符合实际,有较大的理论指导意义与实用价值。     

柱壳轴向冲击屈曲实验研究及其应力波效应的分析

采用落锤及空气动力枪作为加载装置对铜、铝及钢质圆管进行了轴向冲击实验,得到了丰富的屈曲模态及冲击力时程曲线,并从应力波的角度定性地讨论了材料特性对圆柱壳出现塑性动力屈曲或渐进屈曲的影响,指出了高速撞击不是产生动力塑性屈曲的充要条件,对某些韧性材料撞击速度不很高时也能出现动力塑性屈曲.动力塑性屈曲和动力渐进屈曲形成条件应该是:前者仅仅是在一个持续的轴向塑性流动内能够产生,后者是塑性应变局部化的结果.     

内刻V形槽半预制破片战斗部壳体的断裂准则

以内刻V形槽战斗部圆柱壳体为研究对象,研究了其在内爆轰载荷下的临界断裂准则.利用数值模拟方法得到应力集中系数与内刻槽圆柱壳体几何结构参量关系的函数表达式,考虑应力集中效应对孔洞或裂纹的加速增长效应,修正损伤度演化模型方程,在假定柱壳自然膨胀率为常数的基础上,推导出内刻槽圆柱壳体的临界断裂应变判据.实验结果表明,断裂参数理论计算结果与实验结果比较一致.     

室内大尺度爆炸试验装置结构设计及分析

为实现在相对固定条件下各种爆炸现象、结构或材料抗爆特性等的实验研究,设计了室内大尺寸爆炸试验装置并考虑了减振措施,该爆炸试验装置是地下半封闭式分层复合结构,复合结构层由钢板、钢筋混凝土和砂隔振层组成.运用一维弹性平面应力波理论对爆炸试验装置的抗爆性能进行了分析,并对分层复合结构的抗层裂和震塌效应进行了研究.结果表明,该装置可满足工程抗爆实验的要求.