一种评估炸药作功能力的新测试方法

建立了一种评估炸药作功能力的新测试方法——金属薄板炸坑法,对典型高爆炸药、含铝炸药及含铝和高氯酸氨(AP)的混合炸药的作功能力进行了测试,并研究了铜薄板变形与炸药爆轰参数之间的关系。结果表明:金属薄板炸坑法能很好地测试各类炸药的作功能力,金属薄板深度和体积的TNT当量和综合考虑爆速和爆热贡献计算得到TNT当量的排序一致,测试相对标准偏差最大仅为1.17%。该方法简便、准确、实用,可广泛用于各种炸药的作功能力的测试与评估研究。     

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。     

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.     

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。     

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.     

等效靶弹药空气中爆炸威力评估

针对传统的冲击波压力电测法操作复杂且易受干扰的问题,提出基于等效靶塑性变形的炸药爆炸威力评估方法。首先进行小当量立姿等效靶板变形试验,并基于实验结果确定适用于有限元数值模拟的模型;其次,使用量纲分析方法简化等效靶变形的理论模型,建立靶板中心最终变形挠度与爆炸当量、爆炸距离的关系;进一步结合实验数据与数值模拟结果,得出通过靶板变形挠度反演爆炸当量的计算公式,提出采用系列等效靶变形数据进行爆炸当量反演的评估方法。通过小当量试验和大当量数值模拟算例对该方法进行验证,在等效靶变形数据足够多的情况下,可以将反演爆炸当量误差控制在15%以内,满足一般工程评估精度要求。     

工业炸药能量测试方法的分析

为了研究不同能量测试方法对工业炸药能量测试结果的影响,分别采用爆热、铅壔法和水下爆炸法测量了几种典型工业炸药样品的能量。结果表明:3种测试方法都能用于评价炸药的能量水平,其中爆热和水下爆炸法能直接得到样品的能量值,水下爆炸法适用于大药量样品的能量测试要求。水下爆炸试验结果表明,参比TNT药柱的总能量为3.410mJ/kg,粉状乳化炸药的总能量为3.758mJ/kg,1号和2号岩石乳化炸药的总能量分别为3.411mJ/kg和3.182mJ/kg,二级和三级煤矿许用乳化炸药的总能量分别为3.021mJ/kg和2.947mJ/kg,这5种工业炸药的TNT当量分别为1.10、1.00、0.933、0.886和0.864。水下爆炸测得的5种工业炸药能量为爆热测量值的76.1%～78.8%。     

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。     

水下爆炸冲击波能的数值计算

在进行炸药配方设计时,冲击波能的计算是非常重要的.理想炸药水下爆炸的冲击波能流密度符合爆炸相似率.提出了方程中系数ζ和γ的计算公式,参数ζ和γ可以通过炸药的爆热、爆压和密度等近似计算.根据文献值拟合冲击波能随铝氧比的变化公式,可用来计算非理想炸药的冲击波能.计算结果与试验数据吻合较好.     

水下爆炸覆盖薄砂层淤泥地基上爆坑形成规律的研究

通过在覆盖薄砂层淤泥地基上进行水下触地,悬挂包爆炸现场试验和水下淤泥表面触 地爆炸室内试验研究,给出了爆后地基上形成爆坑形状,大小随药量和药包位置变化的规律。     

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(4.0~7.0 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。     

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。．     

基于爆破漏斗试验的煤体爆破参数研究

从理论上阐释了利文斯顿爆破能量平衡准则,采用黑索金炸药对模拟煤体进行爆破漏斗试验,从而得出了硬煤、中硬煤和软煤的相关爆破参数,根据不同煤体中的炸药埋深、爆破漏斗体积、漏斗半径、爆破漏斗的临界埋深和最佳埋深等内容回归出了不同煤体中爆破漏斗参数之间的数学关系式,并根据炸药量与炸药埋深的关系得出硬煤、中硬煤和软煤的变形能系数分别为2.62 m/kg1/3、3.05 m/kg1/3和3.49 m/kg1/3,试验结果表明:煤体没有同强度的岩体坚韧,所能吸收的爆破能有限;硬煤较中硬煤和软煤难爆,岩体和冻土较硬煤难爆等,为进一步研究煤体中的爆破机理提供数据参考。     

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。     

超重力场下球形炸药水下爆炸实验及数值模拟

常重力条件下,Mach数和Froude数无法同时满足相似。采用离心模型实验,研究水下爆炸冲击波特性及气泡脉动规律,并采用数值模拟方法重现了超重力场下的水下爆炸过程。实验及数值模拟的结果表明,重力的改变基本不影响冲击波的峰值,COLE理论在超重力环境下仍然适用,而超重力场下,小当量炸药可以模拟气泡的脉动迁移过程,其结果可以用于预测大当量炸药深水爆炸的特性。此外,为减少计算时间并提高计算精度,采用将二维冲击波作为初始条件映射到三维模型的建模方法。对于冲击波计算,网格尺寸宜取药包半径的1/20¹/10;对于气泡脉动,宜取药包半径的1/21/10;对于气泡脉动,宜取药包半径的1/2¹。     

超重力场下球形炸药水下爆炸实验及数值模拟

常重力条件下,Mach数和Froude数无法同时满足相似。采用离心模型实验,研究水下爆炸冲击波特性及气泡脉动规律,并采用数值模拟方法重现了超重力场下的水下爆炸过程。实验及数值模拟的结果表明,重力的改变基本不影响冲击波的峰值,COLE理论在超重力环境下仍然适用,而超重力场下,小当量炸药可以模拟气泡的脉动迁移过程,其结果可以用于预测大当量炸药深水爆炸的特性。此外,为减少计算时间并提高计算精度,采用将二维冲击波作为初始条件映射到三维模型的建模方法。对于冲击波计算,网格尺寸宜取药包半径的1/20~1/10;对于气泡脉动,宜取药包半径的1/2~1。     

抗洪抢险爆破施工与安全技术

为安全、快速地完成抗洪抢险任务,采用约束药包控制爆破法拆除横穿南澧河的拦河坝。根据炸药爆炸的作用原理、爆破漏斗理论和实践中得到的炸药能量的利用率,推算出单个药包的炸药量为200kg。为得到满足要求的泄洪槽,将3个药包顺坝面交错布置为等腰三角形,并采用复式非电起爆网路以确保安全起爆。并根据理论计算公式校核了爆破振动、空气冲击波超压和爆破飞石。实践表明,此次爆破泄洪非常成功,达到了预期的效果,可为类似工程提供参考。     

抗洪抢险爆破施工与安全技术

为安全、快速地完成抗洪抢险任务,采用约束药包控制爆破法拆除横穿南澧河的拦河坝。根据炸药爆炸的作用原理、爆破漏斗理论和实践中得到的炸药能量的利用率,推算出单个药包的炸药量为200kg。为得到满足要求的泄洪槽,将3个药包顺坝面交错布置为等腰三角形,并采用复式非电起爆网路以确保安全起爆。并根据理论计算公式校核了爆破振动、空气冲击波超压和爆破飞石。实践表明,此次爆破泄洪非常成功,达到了预期的效果,可为类似工程提供参考。     

多向聚能爆破爆破漏斗实验研究

多向聚能爆破是一种新型爆破技术。为研究多向聚能爆破在爆破漏斗上能量分配特点,在阐明多向聚能爆破基本原理和影响因素基础上,设计了多向聚能爆破药包,进行常规爆破与多向聚能爆破的爆破漏斗体积对比实验。结果表明,多向聚能爆破能够增加爆破漏斗体积并提高了爆炸能量在岩石破裂破碎方面的分配比例,提高了炸药利用率。     

多向聚能爆破爆破漏斗实验研究

多向聚能爆破是一种新型爆破技术。为研究多向聚能爆破在爆破漏斗上能量分配特点,在阐明多向聚能爆破基本原理和影响因素基础上,设计了多向聚能爆破药包,进行常规爆破与多向聚能爆破的爆破漏斗体积对比实验。结果表明,多向聚能爆破能够增加爆破漏斗体积并提高了爆炸能量在岩石破裂破碎方面的分配比例,提高了炸药利用率。