两次脉冲加载条件下炸药装药的安全性实验技术

为获得炸药装药在多次脉冲载荷条件下的安全性,基于大型落锤模拟加载装置,设计了两次脉冲实验装置,建立了两次脉冲载荷条件下炸药装药安全性实验方法。研究了CL-20基含铝炸药在两次脉冲载荷条件下的安全性。结果表明:所用的实验装置可以对CL-20基含铝炸药装药实现两次脉冲,实验原理可行。锤头高度为1.0 m时,炸药装药在两次脉冲载荷作用下未发生点火;锤头高度超过1.2 m后,炸药装药在第二次脉冲载荷作用时发生点火。     

新型压装含铝炸药应用于大口径榴弹发射安全性模拟研究

利用大落锤模拟加载装置,模拟大口径榴弹发射时炸药装药所受的主要应力特性,对新型压装含铝炸药无宏观装药疵病条件进行了膛内应力响应数值计算及模拟实验研究。结果表明,在模拟大口径火炮膛压轴向加载曲线的刺激下,新型高能压装含铝炸药未发生燃烧爆炸反应;在模拟强化加载刺激下,新型压装含铝炸药在2倍最大膛压的模拟加载下是安全的,显示新型高能压装含铝炸药具有较好的安全性能,具备在大中口径弹药中推广应用的基础。     

振动冲击对海水润滑塑料轴承时变热弹流润滑的影响

建立了冲击载荷作用下综合考虑热效应和时变效应的海水润滑塑料轴承弹流润滑数学模型;利用压力求解的多重网格法,弹性变形的多重网格积分法及温度求解的逐列扫描技术数值模拟了连续冲击载荷作用下海水润滑膜压力及膜厚的分布;对比分析了正弦周期脉冲及三角形周期脉冲作用下的润滑膜中心压力、中心膜厚及最小膜厚随时间变化的特性;讨论了载荷幅值及脉宽对润滑膜特性的影响。数值计算结果表明,压力的变化周期同载荷的一致,膜厚的变化滞后于冲击载荷及压力的变化;随载荷幅值的增大,压力和膜厚的振幅增大,中心压力的对称线下移,相应膜厚的对称线上移;随脉宽的增大,中心压力的最大值变大,最小膜厚的最小值变小。     

DNAN基熔铸装药榴弹跌落冲击特性与安全性分析

为研究DNAN（2,4-二硝基苯甲醚）基熔铸炸药跌落过程的力学响应,设计了含模拟装药的榴弹跌落试验,应用力传感器测试系统分析了弹体跌落的冲击响应特性。同时,基于有限元方法模拟了DNAN基熔铸装药弹体在不同工况下的跌落过程,得到了DNAN基熔铸炸药受到的应力载荷及冲击加速度过载变化规律。结果表明:通过试验与仿真对比,验证了有限元模拟弹药跌落的可行性;DNAN基熔铸炸药受到的冲击载荷在传递过程中呈现出递减的趋势,作用时间在1~2 ms之间;弹体装药冲击载荷峰值随跌落高度与角度的增加而变大,作用时间近似相同;DNAN基熔铸炸药升温随着跌落高度的增加而增大,整体升温幅度为2.3~5.8 ℃。仿真结果可为DNAN基熔铸装药榴弹跌落安全性设计提供依据。     

炸药装药在落锤撞击下的应力测试方法研究

通过对落锤应力加载特性的分析,针对落锤模拟炸药装药安全性的载荷的响应特性,开展了撞击作用下的应力响应测试方法研究,建立了应变传感器及其测试系统,实现了对炸药装药落锤加载响应应力的稳定测试。     

高温后钢管混凝土短柱落锤动态冲击试验研究

采用落锤冲击实验机进行了高温作用后钢管混凝土短柱抗冲击性能试验研究,通过试验研究试件所经历的最高温度、升降温全过程中轴压力水平、冲击速度、冲击能量和含钢率等参数对高温后钢管混凝土抗冲击性能的影响。试验量测了钢管混凝土应变、冲击力和压缩变形时程曲线,试验结果表明,试件所经历的最高温度、冲击速度、冲击能量和含钢率均对高温作用后钢管混凝土的动态力学性能有显著的影响,而升降温全过程中轴压力水平的影响较小。试件的轴向和径向残余变形随着试件所经历的最高温度、冲击能量、轴压比的增大而增大,随着含钢率的增大而减小。高温后钢管混凝土在冲击作用下产生了较大的压缩变形,延性有所下降,但仍能够保持很好的完整性,说明钢管混凝土在高温作用后有良好的抗冲击能力。     

柱形波纹压溃元件轴向冲击力学行为研究

针对冲击载荷作用下多层柱形波纹压溃元件的力学特性分析非常困难的问题,结合柱形波纹压溃元件的冲击压溃变形特征,将柱形波纹压溃元件的变形划分为弹性变形阶段、壁面接触前的塑性变形阶段、混合塑性变形阶段、壁面接触过程中的塑性变形阶段,研究了轴向冲击下柱形波纹压溃元件变形抗力的理论计算方法。利用Matlab Simulink软件编程,计算分析了不同高度落锤冲击柱形波纹压溃元件产生的变形抗力与压溃量之间的映射特性,并与实验结果进行了比较。研究结果表明,在不同跌落高度冲击下,理论计算的变形抗力与实验结果吻合较好,证明所提出的理论分析方法是合理的,对波纹压溃缓冲元件的工程应用具有指导意义。     

百吨级工程车辆FOPS落锤冲击的动态仿真

应用动态显式有限元方法对百吨级工程车辆FOPS受落锤冲击整个过程的动态响应进行模拟研究。以某170吨电动轮矿用自卸车FOPS为例,建立了FOPS及落锤的有限元模型,讨论了边界条件及载荷的施加方法。分析了落锤冲击FOPS的能量转换规律、冲击力和FOPS冲击变形的规律,以及顶板厚度、落锤质量对FOPS变形量的影响。结果表明: FOPS构件在落锤第一次冲击时产生塑性变形所吸收的冲击能量为10343J,占总能量的88.6%,FOPS最大变形未侵入DLV,满足国际标准的要求。顶板厚度对加载中心的变形量影响很大,顶板越厚,变形量越小,当顶板厚度小于2.4mm时,FOPS不能满足要求, 落锤质量对变形量影响较小     

外接触爆炸荷载作用下大口径钢管变形与破坏效应的数值模拟

摘 要：基于动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian耦合方法,对大口径钢管在凝聚态炸药外接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行数值模拟,描述了管道的变形情况、破坏过程以及管道内部应力的发展过程,分析了炸药质量、管道壁厚等因素对钢管破坏效应的影响。并在相同的条件下进行了实验研究,计算结果与实验数据具有较好的一致性。研究表明,小质量炸药爆炸后在装药与钢管接触处产生凹坑、鼓包及层裂等破坏效应;而较大质量炸药爆炸后在其爆破部位发生剪切破坏产生类似弹丸的破片,破片具有较大的动能,能够击穿另一侧管壁。研究结果可应用于管道结构在接触爆炸作用下的毁伤或防护方面的预测,从而为管道的安全防护设计提供理论依据。     

冲击载荷作用下导弹战斗部装药起爆特性研究

针对远程导弹在攻击地下目标过程当中时常发生对战斗部PBX炸药装药起爆毁伤效应估计不足情况,进而对导弹战斗部PBX炸药装药在高过载冲击载荷作用下的起爆响应特性进行研究。基于二级轻气炮,对导弹战斗部PBX炸药装药跨声速冲击载荷起爆特性进行一系列试验研究,结合试验结果、数值模拟、以及相关理论分析,探索能量释放行为与冲击载荷之间的相互关联,并建立相互影响机制模型。结果表明,PBX炸药装药的临界起爆压力为5.34 GPa,完全起爆压力为12.39 GPa;建立的能量释放量和相对反应率与冲击载荷之间的相互关系与试验数据基本吻合,研究结果可为国防防御技术研究提供一定的参考价值。     

一级轻气炮加载实验测试系统用于炸药装药发射安全性研究

论述了一级轻气炮加载实验测试系统用于研究微秒量级炸药安全性的可行性、实验原理、实验方法、数据采集及处理等问题。以某模拟炸药为例,用本测试系统对其开展了发射安全性实验研究,并与铸装B炸药和压装B炸药的大型落锤加载装置的实验结果进行了对比。结果表明,一级轻气炮加载实验测试系统研究微秒量级炸药安全性的实验方法能够实现对炸药装药撞击起爆基本现象的定性、定量观测与表征。     

撞击条件下分步压装装药的点火机理?

利用大型落锤加载装置对不同密度分布状态的药柱进行了撞击加载试验,在分析试验前、后药柱中应力和密度分布状态变化的基础上,讨论了分步压装装药的点火机制。结果表明:药柱的力学响应与其内部密度分布情况密切相关,均匀密度药柱所能承受的最大载荷明显高于非均匀密度药柱。在撞击加载过程中,药柱内部径向密度差引起的剪切流动是导致分步压装装药点火的重要原因。     

Dynamic response of cylindrical explosive chambers to internal blast loading produced by a concentrated charge

The structural dynamic behaviour of cylindrical explosive chambers to internal blast loading produced by concentrated explosive charges is studied. Special attention is given to the formation and development of dynamic strain growth and the factors which affect it in the dynamic loading of explosive chambers. Theoretical treatment of the strain growth and strain growth factor is given for the first time. It is pointed out that the superposition and interaction of different modes of response with similar frequencies is regarded as the mechanism of strain growth and that the geometry of the chamber is the crucial aspect controlling the degree of strain growth. In the theoretical analysis, the shell equations which consider transverse shear and rotatory inertia are adopted. Two test vessels with length to diameter ratios of 1 and 2, respectively, are used in loading experiments with three different amounts of explosive charge. The experimental data and theoretical computations are compared and show very good agreement, confirming that the method proposed in this paper can be applied to estimate the strength of cylindrical explosive chambers subjected to internal dynamic loading.     

常规面板堆石坝坝前水下防爆距离的确定和影响因素

鉴于混凝土面板堆石坝较弱的抗爆性能,确定合理的坝前水下防爆距离,为坝前水下反恐安全防护设计和预警监测范围提供参考是必要的。选取常规100m级高的面板堆石坝作为分析对象,借助有限元程序Abaqus/Explicit,采用声学介质描述库水,采用大坝-地基-库水系统有限元模型,主要考虑坝前不同距离发生10kg TNT当量水下爆炸,研究混凝土面板的损伤破坏情况及其影响因素。计算结果表明：堆石体变形模量Er、面板竖缝和周边缝摩擦系数fj、面板与堆石体之间摩擦系数fb等三个参数在常规范围内取值不会对最终面板破坏的预测产生质的影响。得到结论：坝前水下防爆距离Dp定为200m是合适的。     

近地面空中爆炸马赫反射数值模拟研究

为研究马赫波冲击波参数的变化规律以及装药类型和装药形状对三波点迹线的影响,采用有限元分析软件AUTODYN建立了TNT装药近地面空中爆炸的有限元模型,将计算结果与试验结果进行了对比,两者吻合良好。在此基础上,对不同装药形状和装药类型的炸药进行了近地面空中爆炸的数值模拟。研究结果表明:马赫波波阵面上的冲量随高度增大而缓慢减小,超压峰值随高度增大先缓慢下降而后迅速减小。马赫波与地面近似垂直,其顶部的超压峰值仅为底部的67.6%~80.3%,顶部的冲量为底部的91.3%~99.0%。球形装药和长径比为1的柱状装药的三波点迹线几乎完全相同,柱状装药长径比越大,马赫波高度反而越小。C4炸药形成的马赫波高度略大于B炸药,但两者较为接近,TNT形成的马赫波高度明显小于C4和B炸药。     

北台石灰石矿硐室爆破几个设计问题的探讨

首先介绍了北台石灰石矿硐室爆破的主要目的和要求;然后详细论述了爆破设计和施工,包括药包布置原则、爆破参数确定、炸药品种选择、装药结构和堵塞、起爆网路和起爆顺序以及安全距离和安全防护措施,并对几个设计问题进行了探讨;最后,作者在多次硐室爆破实践经验的基础上建议,药包的最小抵抗线可扣除风化岩层的厚度,根据这个最小抵抗线值来计算药量。     

Experimental and numerical study of isotropic circular plates' response to underwater explosive loading,created by conic shock tube

Today, to reduce the cost and increase the safety, test devices like conic shock tube have been widely used to investigate the underwater explosion phenomenon and its impact on structures. A shock tube is designed, manufactured and utilized in the mechanic of explosion laboratory of mechanic faculty of K.N. Toosi University of Technology to study the effect of isotropic metal plates' material in the present study. The source which creates shock in the utilized shock tube is an explosive material and the positive point is that in such a tube a high pressure is produced with a tiny explosive charge. In order to investigate the effect of the material and the geometry of the utilized metal plate, three materials are considered with two different thicknesses in the experimental tests. The behavior of the plate can be measured if the amount of the pressure produced by the explosive charge and the amount of plate's transformation is specified. To present a semi‐experimental equation of the behavior of the plate which is under the explosion loading with the water interface in the experimental tests, numerical simulation is performed with LS‐Dyna software. At the end, by combining the experimental and simulation results, the effect of the material and the thickness changes is studied specifically and an explosive charge is provided by adding weight parameter to anticipate the transformation of these metal plates.     

隧道钻爆法水封装药结构爆破引起振动计算分析

装药结构是影响爆破振动效应的一个主要因素,针对隧道钻爆法施工中常见的水封爆破装药结构以Heelan短柱状药包激发引起远场质点运动理论解为基础,将该种装药结构分为炸药段和水介质段,并假定爆源远场质点最大振速主要由两段孔壁压力叠加作用引起,求得远场位置处振动速度解析解,并通过现场实测数据进行了验证,同时针对爆破振动影响因素进行了分析。研究结果表明:理论计算值与实测数据存在一定误差,但能满足工程要求,可用于指导施工;水介质段对围岩的作用主要由水介质段的长度和对孔壁的径向压力决定,水介质段长度与炸药段长度的比例直接影响水介质段作用产生的爆破振动数值及在爆破振动总效应中的比例;由于水介质段本身作用强度较小,在远场作用不明显,适于预测和评价爆破近场爆破振动速度。