TNT炸药爆炸场中三波点的数值模拟

准确预测三波点的位置和揭示三波点的规律,对工程防护和实现弹药的高效损伤有着重要作用。基于LS-DYNA有限元软件,利用数值模拟方法研究了TNT炸药在混凝土地面上形成爆炸冲击波的三波点运动轨迹,并初步揭示了炸高、药量和炸药形状等因素对三波点高度的影响。研究表明:在爆炸场中,爆炸冲击波以炸药为中心向四周传播,三波点轨迹的高度均呈现逐渐增高的变化趋势。不论改变炸药的药量还是炸高,三波点高度的增速在中场(4.0⁷.0 m)都较缓,而进入远场(>7.0 m)增速骤增。当炸药的炸高和药量相同,炸药形状不同时,圆柱状炸药在中场爆炸形成的三波点高度比长方体炸药略高,且高度增速都较缓;而在远场三波点的高度基本相等,且增速急剧上升,趋于定值。与炸药形状的影响相比,炸高和药量对TNT炸药爆炸冲击波的三波点高度的影响较大。     

TNT炸药爆炸场中三波点轨迹的数值模拟研究

预测三波点的位置以及三波点的变化规律,对于准确评估大当量炸药或战斗部的威力有着重大的意义.本文基于AUTODYN有限元分析软件,利用数值模拟的方法对爆炸场中的三波点轨迹进行了研究,经初步分析表明,在爆炸场中,爆炸冲击波总是以炸药为中心向周围扩散,三波点高度轨迹均保持不断升高的趋势.在中场时(爆心距4 m～7 m)无论改变TNT的当量、爆炸高度还是起爆点位置,三波点高度的增速都较为缓慢,而在远场时(爆心距7 m)增速相对较快.当炸药爆炸高度不变时,改变炸药当量,当量越小,在同一测点处的三波点越高.当炸药当量不变时,改变爆炸高度,爆炸高度越小,在同一测点处的三波点越高.在中场时起爆点位置的改变对于三波点轨迹的影响不大,在远场时起爆点位置越高,则三波点轨迹的增速越快.     

TNT近地爆炸三波点高度预测及验证

在已有研究数据的基础上,通过提取大量数据并借助数学计算工具进行了高精度拟合,得到了TNT近地爆炸三波点高度预测公式,并开展了文献数据验证和试验验证。结果表明,公式预测结果与文献、试验结果高度一致,可用于TNT近地爆炸冲击波三波点高度的精确预测,也为其他高爆炸药的三波点高度预测提供了参考。     

刚性地面对爆炸冲击波传播规律的影响

为研究刚性地面对爆炸冲击波传播特性的影响,采用ANSYS/LS-DYNA对TNT炸药在刚性地面工况下起爆后的整个过程进行了数值分析,得到了刚性地面工况下爆炸冲击波的传播规律以及特征参数,并将其与自由空气工况下爆炸冲击波的传播规律以及特征参数进行了对比分析。建立了TNT炸药在刚性地面工况下起爆后,比例距离在0.5 m/kg^1/3≤Z≤3 m/kg^1/3之间时的冲击波超压峰值简便计算公式,分析了起爆高度对刚性地面附近冲击波的影响规律,并得到了刚性地面反射增强效应作用范围的判别公式。数值分析所得结果可为结构或构件在刚性地面上发生爆炸时荷载的初步确定提供一定的参考。     

爆炸塔炸药空爆振动衰减及对邻近建筑影响试验

基于2.5 kg TNT当量爆炸塔实验场地,设计3组不同炸药量(1.0 kg、1.5 kg、2.0 kg)、4种不同药包悬置高度(0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m)的空爆振动试验,研究爆炸塔内不同炸药量距地面不同高度裸露药包爆炸振动的衰减规律及对邻近建筑物和仪器设备的影响规律。结果表明:振动持续时间在0.3 s左右,质点振动主频主要集中于21~30 Hz之间;距爆心水平距离小于14 m时,水平径向振动速度衰减速率比垂直方向快;大于14 m时,垂直方向振动速度衰减速率快。轻气炮厅的地基结构自身经过隔震处理具有良好的隔震效果,爆炸塔内试验炸药量越大、药包悬置高度越高,隔震效果越好;通过在邻近建筑物第一、二层相同位置的测试结果发现,第二层的振动速度出现振动放大现象,这种现象随药包悬置高度增加而降低,随炸药量增加而增大。依据爆破安全规程(GB6722—2014)的标准,三组试验爆炸塔内空爆振动不会对周围建筑物及轻气炮造成损害。     

刚性地面对爆炸冲击波传播规律的影响

为研究刚性地面对爆炸冲击波传播特性的影响,采用ANSYS/LS-DYNA对TNT炸药在刚性地面工况下起爆后的整个过程进行了数值分析,得到了刚性地面工况下爆炸冲击波的传播规律以及特征参数,并将其与自由空气工况下爆炸冲击波的传播规律以及特征参数进行了对比分析。建立了TNT炸药在刚性地面工况下起爆后,比例距离在0.5 m/kg^(1/3)≤Z≤3 m/kg(1/3)≤Z≤3 m/kg^(1/3)之间时的冲击波超压峰值简便计算公式,分析了起爆高度对刚性地面附近冲击波的影响规律,并得到了刚性地面反射增强效应作用范围的判别公式。数值分析所得结果可为结构或构件在刚性地面上发生爆炸时荷载的初步确定提供一定的参考。     

基于量纲分析的爆炸冲击波效应靶模型分析与实验研究

针对传统的冲击波压力电测法易受爆炸场寄生效应干扰问题,提出基于效应靶塑性变形的爆炸冲击波压力评定方法。由于效应靶理论模型复杂、参数较多,利用量纲分析方法简化模型获得爆炸冲击波压力作用的效应靶最大挠度与炸药TNT当量、炸高及炸距之关系,并建立冲击波压力作用的效应靶最大挠度计算模型;设计100 kg、60 kg、20 kg 三种标准TNT爆炸的立靶、平靶实验,用回归分析法获得二者经验模型系数。结果表明,立靶与平靶两种结构效应靶最大挠度实验结果与经验模型计算结果误差分别优于3.59%及3.33%。该研究可指导战斗部冲击波压力评估,进而减少爆炸实验量。     

JHL-3、A-IX-2和TNT三种炸药水下爆炸冲击波特性测试研究

在相同的试验环境下,对JHL-3、A-IX-2和TNT三种炸药进了水下爆炸试验,并在测点和测量仪器相同的情况下完成数据测量,对3种炸药水下爆炸时的冲击波压力、时间衰减常数等特性参数进行了对比分析,比较了不同类型炸药的水下爆炸威力。结果表明:炸药爆炸威力随炸药的装药密度、炸药种类及爆炸距离的不同而变化;在近距离处和相同TNT当量下,炸药JHL-3压力峰值最大,威力也最大,而3种炸药的时间常数相差不大。     

水下爆炸冲击波的数值模拟与试验研究

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对小当量TNT炸药在无限水域内爆炸进行数值模拟,并将数值计算结果与实验室内实测数据以及传统的经验公式计算结果进行对比。分析发现:用传统的经验公式计算小当量TNT炸药在水下爆炸时的爆炸冲击波压力峰值,与实测值相比存在较大误差;运用有限元显式动力分析方法计算得到的水下爆炸冲击波压力峰值与实测值相吻合,并且水下爆炸冲击波波形相近。对数值计算值进行拟合得到水下爆炸冲击波压力峰值的计算公式,可以对同等条件下的水下爆炸试验进行估算。     

两种含铝炸药水中近场冲击波传播规律研究

为揭示 RS211和 GUHL 两种含铝炸药水中爆炸近场冲击波的传播特性,采用高速扫描相机和阴影照相技术记录了近场冲击波沿柱形装药轴向的传播轨迹,结合 Rankine-Hugoniot 关系推算出了近场冲击波传播速度及阵面压力随传播距离的衰减规律,并与 TNT 炸药的结果进行了对比。同时,还结合近场冲击波的初始参数和Goranson 关系式计算出了炸药的爆压值。结果表明,初始冲击波阵面压力由大到小的顺序为 RS211、TNT、GUHL,在压力的衰减过程中,铝粉的反应使得冲击波的压力衰减速率得到降低,且 GUHL 炸药近场冲击波阵面压力的衰减最为平缓。     

基于爆炸现场破坏分析的TNT当量快速估算方法研究

综合多年一线反恐经验,针对自制爆炸装置的TNT当量估算展开研究。一方面,根据现场勘查得到的冲击波超压对人体的杀伤程度,并参考炸点位置和地质强度,计算得到爆炸物的TNT当量;另一方面,分析了在不同环境下(空气中、软性地面、硬性地面)爆炸后形成的冲击波超压△pm的计算公式,同时结合冲击波对现场的破坏程度,计算得到爆炸装置的TNT当量。最后,可由TNT当量以及现场判定的炸药类型换算得到自制爆炸装置的装药质量。该方法成功地在多次案例分析中得以运用推广。研究成果对于勘察已爆现场、侦破涉爆案件、指导公安反恐防爆工作具有重大意义。     

爆坑尺寸的计算与试验研究

为了研究爆坑尺寸与爆炸位置和爆炸当量的函数关系,归纳了国内外炸药近地面爆炸成坑效应研究情况,分析了爆炸形成的爆坑尺寸计算公式和适用条件,并将野外爆炸试验的数据与计算公式及相关文献给出的试验结果进行对比,分析了结果偏差所产生的原因。结果表明:爆坑尺寸计算公式需考虑爆炸高度的影响,还应结合一定次数的场地试验来得到不同场地上爆炸成坑尺寸与爆炸当量和爆炸高度的函数关系,并且考虑炸药种类;同时爆坑试验结果离散性大,爆坑尺寸计算公式应采用上下限的形式。     

球形炸药设计及其水下爆炸冲击波特性

雷管等爆炸元件的爆炸能量分布通常并不均匀,在离心机中研究爆炸问题对爆源的尺寸和爆炸能量分布要求较高,爆炸能量不均匀对试验结果存在影响,不符合爆炸力学中的点源假定。采用黑索金炸药制作球形炸药,探讨了细径导爆索及无起爆药雷管作为起爆方式的适用性。最终确定微型导爆雷管中心起爆球形炸药的方式,并研究了其水下爆炸冲击波特性,峰值压力与比例距离近似成线性关系,冲击波压力波形可以较好地采用冲击波压力公式拟合。     

大当量炸药齐爆远区安全性分析

炸药爆炸后的安全性问题是涉爆类试验研究的关注重点,文中分别从爆炸冲击波与爆破地震波的危害效应进行了研究,计算得出了某当量装药条件下爆炸远区的相关爆炸参数,总结出了其分布与衰减规律,为今后类似试验研究工作的顺利进行与安全组织管理奠定了科学基础.     

工业炸药水下爆炸能量估算

文中以梯恩梯水下爆炸冲击波参数为基础,根据能量相似原理推导出了工业炸药水下爆炸能量计算公式,分析了影响工业炸药水下爆炸能量的因素。按照国际炸药水下爆炸测试条件计算了几种典型工业炸药水下爆炸能量,并提出了在工程爆破中选择工业炸药的一种新方法。     

粉状乳化炸药生产线的安全技术与设计

粉状乳化炸药是20世纪90年代发展起来的一种环保型粉状炸药,由于其兼顾了膏状乳化炸药爆轰性能良好和粉状炸药使用方便的特点,组分中不含TNT,生产线自动化程度高、产能大,得到民爆生产厂家和用户的好评。本文简述了北京矿冶研究总院粉状乳化炸药生产线的安全技术与设计工作。     

爆破震动效应控制技术综合分析

爆破地震是工程爆破中的主要爆破危害之一,爆破震动的破坏强度随装药爆炸释放能量的增加而增大。本文从控制爆破能量源和爆破能量的传递过程两个主要方面分析探讨降低爆破震动作用,提出诸如合理选择炸药品种、严格控制同段起爆药量、采取分散微分装药并优化装药结构、延时爆破、以及开挖减震沟、边坡钻凿缓冲减震孔和采用预裂爆破技术等有效减震方法和措施。同时强调应加强现场震动的监测和爆破地震波衰减规律的研究,以确保安全爆破。     

冻土孔内微差爆破漏斗模型试验研究

单孔一次起爆和孔内微差爆破漏斗模型试验表明：冻土孔内微差爆破可增大爆破破碎深度，降低炸药单耗，减少大块率。．