冲击波的超压测试与威力计算

分析了冲击波超压测试及TNT的等效威力,计算了爆炸高度及距离对超压测试结果的影响,给出了马赫杆对测试结果的作用,而这在以往的测试中经常被忽略。通过试验验证了提出的计算方法,两者之间的平均误差为3.1%。根据该计算方法,通过超压测试数据可以很方便地得到爆炸的等效TNT当量,从而直接为工程技术人员使用。     

空中气压环境对爆炸冲击波的影响研究

为获取不同气压环境下的爆炸冲击波传播规律,实现对不同气压环境下的爆炸冲击波性能快速预估,采用非线性动力学软件AUTODYN进行数值模拟,对数据进行分析与拟合,并通过低气压环境冲击波传播试验对拟合公式进行精度验证。结果表明：在同一对比距离下,冲击波超压峰值随着大气压力降低显著下降,低气压环境不利于冲击波的正常传播;基于数值模拟结果拟合考虑大气压力和温度效应的计算模型,对比试验结果,拟合公式计算误差小于15.0%,平均误差小于±7.8%。     

高强度水下爆炸等效冲击波加载特性研究

为了实现实验室范围内的高强度水下爆炸冲击波加载,在现有非药式水下冲击波加载装置的基础上,对加载水舱的结构进行了改进,并利用实验和仿真相结合的方法对非药式高强度水下爆炸冲击波等效加载特性进行了研究,分析了飞片及活塞的质量对加载冲击波强度和衰减时间常数的影响规律,确定了该方法所产生的高强度水下冲击波加载特性。进而利用该装置对0.5 mm厚铝合金靶板进行了水下冲击波加载实验。实验结果表明,改进后的非药式水下爆炸冲击波等效加载装置能够对目标结构进行有效的高强度水下冲击波加载。     

液体火箭爆炸事故冲击波危害性分析

介绍了液体自然推进剂爆炸的特点和实验研究的结果,建立了液体火箭爆炸事故冲击波危害分析模型,针对典型运载火箭和典型发射场的环境,分析了运载火箭发生爆炸事故时冲击波的危害性,为航天发射场进行安全技术设计提供了计算数据.     

水下爆炸冲击波相互作用的仿真分析

为了研究两发炸药水下爆炸冲击波之间的相互作用,利用AUTODYN仿真软件,计算了同时起爆和延时起爆两种情况下两发炸药水下爆炸冲击波峰值压力,并与单发炸药水下爆炸冲击波进行对比.通过分析峰值压力和冲击波到达延时,得出结论:两发炸药同时起爆的情况下,炸药爆炸产生的气泡会对临近炸药的爆炸冲击波产生衰减作用;两发炸药延时起爆且不会引起殉爆的情况下,在距先起爆炸药较近处,先起爆炸药产生的气泡会对后起爆炸药的冲击波产生衰减作用,并且使冲击波的传播速度变慢;在距后起爆炸药较近处,后起爆炸药的爆炸会对先起爆炸药的冲击波产生增强的作用,并且使冲击波的传播速度变快.所得结论为提高水下爆炸威力提供—定的理论参考.     

爆炸冲击波信号测试与小波分析

建立了一套完善的冲击波测试系统,完成了对爆炸冲击波的测试实验,并运用小波分析对测试结果进行了处理。为了有效分离杂波对爆炸冲击波测试信号的干扰,在比较不同常规信号处理方法的基础上,提出了一种基于小波变换的爆炸冲击波实测信号处理方法,对冲击波信号的分析处理有很好的可操作性和实用性。结果表明,所采用的测试方法合理可靠,所采用的小波处理方法能够准确判断信号的间断点,分离出噪声干扰,获取不同频段的能量值。     

多点水中阵列爆炸冲击波的传播特性

为了研究多个装药水中阵列爆炸冲击波的耦合作用和传播规律,利用水中爆炸试验,测量了整体装药、两装药和四装药水中阵列爆炸的冲击波-压力时间曲线,分析了装药数量、阵列距离对水中冲击波峰值压力、冲量和作用时间的影响以及阵列爆炸冲击波参数随距离的变化规律.结果表明,两点阵列爆炸,装药聚焦方向(对称中心线)的冲击波可形成叠加,比例距离2～6 m·kg-1/3的范围,冲击波压力强度增加了22.8％～55.4％,冲击波峰压的增益随着传播距离的增大逐渐增大,非对称方向的冲击波压力可形成延时耦合;四点阵列爆炸,装药聚焦方向的冲击波最高峰值压力都接近于整体装药,装药数量的增加可以提高冲击波的高压区域范围和冲量.阵列爆炸点和布局相同时,阵列距离的增加可提高冲量和冲击波作用时间,冲击波压力作用时间则随着装药数量和阵列距离的增大而增大.两点和四点爆炸,冲击波耦合叠加后的多个冲击波峰值压力、冲量都仍符合爆炸相似率,但冲击波压力作用时间则不符合爆炸相似率.     

大型工房内爆炸冲击波流场分布规律

为可靠掌握大型工房结构内爆炸冲击波流场分布特征,对缩尺比例分别为1:5、1:7.5和1:10的工房缩比模型以较小的网格尺寸(空气和炸药均按比例缩小)进行有限元计算.通过计算得出,具有相同单元数量的3个数值模型得到的被爆区相同比例距离处冲击波超压峰值完全一致,其冲量为模型的几何比例系数.进一步分析表明,具有相同网格结构的数值模型计算结果具有相似性,在爆炸冲击波仿真计算中网格绝对尺寸并非计算精度的决定因素.这一现象的发现,指出了提高大型复杂结构中爆炸冲击波计算可靠性的网格划分方法.在此基础上,对一种大型工房内爆炸冲击波的传播规律进行分析,发现冲击波从窗户流入、在被爆区地面及梁底的反射与绕射、不同方向冲击波的碰撞迭加等过程是造成被爆区内冲击波压力多次振荡并持续很长时间的主要原因,而工房内超压峰值较大的区域与冲量较大的区域并不重合,因此在进行工程安全评估时应予以重视.     

炸药在空气中爆炸冲击波的地面反射超压实验研究

为进一步研究炸药在空气中爆炸的冲击波参数,对梯恩梯（TNT）、HL0（黑索今（RDX）95%+石蜡（Wax）5%）和HL15（RDX 80%+Wax 5%+Al 15%）3种炸药不同距离处的冲击波反射超压进行了测试。实验结果表明：相比HL0和TNT,HL15在距爆炸中心3 m、4 m和5 m处的峰值超压最大;随着距离的增加,在7 m、9 m和12 m处,3种炸药的冲击波峰值超压越来越接近。采用幂指数公式对3种炸药的冲击波超压与对比距离之间的关系进行拟合后发现：在距离R≤2.6 m时,3种炸药的峰值超压大小顺序为HL0≥HL15>TNT;当2.6 m HL0 >TNT;对于指前因子k值,HL0>HL15>TNT;对于衰减系数α值,HL0> TNT>HL15;k值和α值共同决定着冲击波反射超压大小;幂指数拟合公式在取对数后为线性关系,在外推时得到的数据更接近实验值,因此可以作为研究炸药在空气中爆炸的地面反射超压经验公式。     

爆炸冲击波在酚醛层压材料中衰减特性的实验研究

为研究药柱爆炸冲击波在酚醛层压材料中的衰减特性,利用锰铜压阻传感器,测量了药柱爆轰输出冲击波经不同厚度酚醛层压材料隔板衰减后的冲击波压力,并计算得到冲击波波后质点参数。结果表明:药柱爆轰输出冲击波经酚醛层压材料隔板传播时,其峰值压力随隔板厚度增加呈指数型衰减,通过对实验数据的拟合,得到酚醛层压材料中的冲击波衰减规律。     

水中爆炸冲击波超压场重建算法与比较

在中心炸点周围布设传感器来提取爆炸后冲击波走时,利用走时层析成像方法来重建爆炸后的冲击波超压场。实验中传感器数目不足导致重建数据不完全,这种不完全数据重建对算法要求更高。文中提出了4种重建算法,即代数重建法、联合迭代重建法、联合代数重建法和期望最大化算法,对这四种算法进行仿真比较。结果表明期望最大化算法比其他算法重建精度高、速度快,在实际爆炸中可以利用此算法指导野外施工,节约试验经费。     

水下爆炸冲击波作用下空气背衬平板的运动

运用一维平面波理论,得到了空气背衬平板对水下爆炸冲击波响应的波动理论公式。通过比较波动理论公式与Taylor公式的计算结果,表明二者在平板波阻抗远大于水介质时具有很好的一致性。但是当平板的弹性模量和密度减小时,Taylor公式的误差增大,而波动理论公式则仍具有很好的精确性。相同质量的平板在相同的水下爆炸冲击波作用下的最大速度与平板的弹性模量和密度成反比,而不同厚度的钢板对相同水下爆炸冲击波响应的计算结果表明,平板的厚度与最大速度成反比,但增加平板厚度并不能达到很好的隔振效果。     

基于变网格的水下爆炸冲击波超压场重建

利用走时层析方法重建水中爆炸冲击波超压场,用于进行水中爆炸威力测评。针对该方案对重建区域分辨率的要求,提出了对待重建区域采用疏密相间网格和自适应网格结合的变网格技术,旨在用较少数目的传感器重建出较高分辨率的超压场。建立了水中爆炸场重建模型,利用Matlab进行仿真试验。仿真结果表明,相比传统的规则网格重建方法,该方案重建精度更高、收敛速度更快。     

水下爆炸冲击波载荷沿燃气轮机结构传递特征

为研究水下爆炸条件下冲击波载荷对燃气轮机结构的损伤特征,开展水下爆炸冲击波载荷沿燃气轮机主结构的传递规律研究,通过等效力学模型对燃气轮机进行载荷传递预报。针对燃气轮机传递路径上测得的有限元仿真加速度信号,使用经验模态分解法和与之对应的希尔伯特-黄变换对信号进行时频域分析和能量分布分析。分析结果表明：针对水下爆炸冲击波载荷,基于希尔伯特-黄变换及经验模态分解法可以得到冲击波载荷所包含的频率信息以及载荷强度等信息;沿燃气轮机传播路径的冲击波能量,随载荷传递距离的增加,高频能量占比有所降低,与燃气轮机的应力响应相对应;燃气轮机力学模型能够预测燃气轮机的载荷传递情况,该结果对燃气轮机抗冲击防护具有借鉴意义。     

TNT炸药爆炸冲击波的数值模拟与实验研究

文中基于AUTODYN程序,建立了TNT炸药爆炸场超压分布的仿真模型,进行了数值模拟,并与试验数据进行了对比.结果表明:所建立的计算模型正确,方法可行,数据一致性较好,可以为不同种类爆炸装置外场爆炸试验的安排与设计提供一定的技术支持.