一种应用于高温火区爆破中的不可逆起爆网路的耐温与传爆性能

针对发生在高温火区炮孔装药的误爆和早爆安全事故,采用传爆试验法、燃烧法、系统可靠性法则研究了一种应用于高温火区爆破的新型不可逆起爆网路,测试了金属爆炸索在高温环境中的耐温特性、不可逆起爆元件的传爆可靠性以及阻爆效果、评价并计算了整个爆破网路的安全性与可靠度。结果表明:炮孔内使用金属爆炸索比塑料导爆索耐高温安全时间长,降低了因高温造成炮孔误爆的概率;孔外部分包含的不可逆起爆元件具有类似于电路中二极管的作用,在爆破网路中起着单向安全控制作用,避免发生因单个炮孔的意外引发整个爆破网路误爆,保证了主网路的安全。当炮孔数达到64个时,不可逆起爆网路可靠度依然可达到99.99%,明显优于传统爆破网路。     

侧向环形切缝装药爆破效应及其在硬岩掏槽中的应用

针对硬岩巷道掏槽效果差的问题,提出了侧向环形切缝装药以提高槽腔内侧的破岩能力,理论分析了该装药的爆破效应,通过模型实验讨论了该装药爆破以后爆炸应变和爆生裂隙的分布特征,并开展现场试验探究了该装药的应用效果。结果显示：侧向环形切缝装药在切缝位置会形成聚能效应,促使切缝位置处岩体承受更强爆炸载荷,从而具有更强的裂隙扩展能力。侧向环形切缝管的存在会降低非切缝方向爆炸应变和提高切缝方向爆炸应变,应变分布特征证明了侧向环形切缝装药在切缝方向的聚能现象;并且通过观测宏观裂隙扩展情况,侧向环形切缝装药在切缝方向的裂隙扩展能力得到了明显提高。与常规柱状装药掏槽爆破技术相比,在硬岩巷道采用侧向环形切缝装药掏槽爆破技术可以提高掘进效率和减少掘进成本,结果验证了侧向环形切缝装药在硬岩巷道掏槽爆破中具有良好适用性。     

基于SPH-FEM耦合法切缝药包爆破机理数值模拟

为了进一步研究切缝药包爆破机理,在AUTODYN内运用光滑粒子流体动力学与有限单元(SPH FEM)耦合法构建了装药不耦合系数为2.0的切缝药包爆破模型,分析装药爆炸初期的爆轰产物膨胀过程、爆轰产物粒子运动速度及炮孔周围岩体损伤演化历程。结果表明:对于切缝方向,由于没有切缝管的约束作用,爆轰产物粒子能够以较高的速度向前运动,粒子最大运动速度可达到4750m s^-1,最前端粒子在3.5μs到达孔壁,切缝方向岩体开始产生损伤破坏,且随着切缝管内爆轰产物的继续膨胀,切缝方向岩体进一步受到破坏;对于非切缝方向,切缝管的约束作用使得爆轰产物粒子膨胀受阻,粒子最大运动速度仅为800 m s^-1,同时切缝管在爆轰产物的推动下缓慢向炮孔壁运动,12.6μs切缝管到达炮孔壁,非切缝方向岩体开始产生损伤,但损伤展布区域较小,且非切缝方向炮孔壁保持了较好的完整性。     

爆炸波在岩体巷道中传播和能量耗散的数值分析

从工程实际出发,利用ANSYS/LS-DYNA程序数值分析了爆炸发生时岩层与巷道混凝土板中应力波传播与能量耗散过程,给出了上层岩石的损伤演化规律,分析了不同爆源位置对巷道混凝土板的破坏及其总能量的影响.数值计算表明,在爆炸近区,应力波衰减较快;封闭爆炸情况下,岩石破碎区范围为1.1～3.6倍药包半径,损伤区范围为3.6～10.0倍药包半径;随着爆源到混凝土板距离的减小,混凝土板吸收的能量逐渐减小.该计算结果对工程爆破具有一定的参考价值.     

双模炮控系统研究

针对目前坦克炮控系统中存在的问题。提出了一种新颖的双模炮控系统控铺结构，并对其进行了理论分析和仿真研究。该结构方案应用于交流全电炮控系统中，在无车体陀螺进行前馈补偿的情况下，使炮控系统达到了较理想的动态稳定精度和低速瞄准速度，较好地解决了系统动态性能和稳态精度之间的矛盾。仿真和试验结果证明了该结构方案的可行性和有效性。     

大口径火炮的亮点:155毫米车载炮

不带炮塔的轮式自行炮,一般称为车载炮,它是介于牵引炮与履带式自行炮之间的炮种。一般来说,轮式底盘较履带式底盘轻30%左右,致使车载炮重量轻、公路机动性好,战略机动性强,便于中、小型运输机空运和直升机吊运,其造价仅为同器威力昀履带式自行火炮的30%～40%。而其更主要的是维修保养方便,它的总寿命周期费用要比履带式火炮低得多,是现代快速反应部队的理想装备,故引起当今各国的瞩目。预计在今后15年内,车载炮的研制与装备将会得到高速发展,155毫米车载炮将成为当今大口径火炮发展的亮     

某轻型牵引炮下架结构动强度设计

为研究某轻型炮射击过程中的架体结构动强度问题，基于非线性有限元理论，建立了该轻型炮刚柔耦合动力学非线性有限元模型，模型中考虑了土体本构模型、座圈及方向机刚度、结构土壤相互作用、架体销轴接触等非线性关系。计算获取了该轻型炮4种射击工况下的下架、后大架及连接销轴的动态应力分布规律，找出了原下架结构方案中强度设计的薄弱环节，并提出了下架结构的改进方案。计算结果表明：改进后下架结构最大应力值降幅达42.7%，且下架质量减少了10 kg。计算结果对指导该轻型炮下架结构设计具有一定的工程应用价值。     

高强韧炮钢热塑性变形应力-应变本构模型及锻造仿真研究

使用Gleeble3500型热模拟机对高强韧炮钢材料进行压缩试验,得到不同温度及变形速率下材料的真实应力-应变曲线。试验数据表明,高强韧炮钢材料为应变率和温度敏感材料。拟合得到高强韧炮钢材料热塑性变形的应力-应变本构模型。采用有限元方法对高强韧炮钢进行模拟仿真,计算得到相同工艺条件下,空心与实心坯料锻造过程中的应力-应变等结果,为高强韧炮钢热锻过程控制提供理论基础及技术指导。     

无后座力炮炮尾喷管的失效分析

本文对无后座力炮炮尾喷管的开裂原因做了研究,结果表明,喷管开裂的主要原因是氢损伤。氢与残余应力的交互作用促进了裂纹的产生与扩展。     

火炮炮闩抽筒子结构优化设计

抽筒子的强度直接决定炮闩的可靠性,进而影响着舰炮的战斗力。针对抽筒子在工作过程中出现的屈服问题,以HyperWorks软件为平台,分别进行抽筒子拓扑优化和形状优化设计,为验证优化结果的正确性,运用ABAQUS软件,对炮闩的抽壳过程进行柔体动力学仿真,并分析比较优化前后炮闩的动能和内能、平均抽壳速度以及抽筒子的强度和刚度等参数的变化。计算结果表明,优化后抽筒子质量下降20.9%,工作时所受的最大应力下降13%,低于材料的屈服极限;优化后炮闩内能峰值降低3.44%,内能曲线向后推迟了0.16 ms,动能变化趋势与原始结构一致,但波动较大,平均抽壳速度减少0.442 m/s.     

线性聚能切割器的应用研究

为精确控制岩石定向断裂爆破中断裂面的发展,根据爆炸力学、岩石断裂力学理论,对线性聚能切割器应用于岩石定向断裂爆破时裂纹的产生及扩展进行了研究,同时对线性聚能切割器进行了设计,并在实验室进行了验证试验。结果表明由聚能射流形成的切缝有明显的定向作用,使爆生气体的能量沿预定方向集中,裂纹的定向断裂控制效果良好。利用自行设计的线性聚能切割器,在大理石采石场进行了现场试验,结果表明定向断裂爆破效果显著,岩石断裂面平整,凹凸量不超过55 mm,眼痕率高达100%。     

球形装药内爆岩体破坏效应的准静态模型

针对岩石介质封闭内爆问题,建立了球形装药爆炸破坏区域预测模型。基于岩体的弹性—裂纹—粉碎破坏模式,粉碎区采用Hoek-Brown准则,并结合爆炸前后爆生气体的绝热关系,得到了岩石介质的爆腔尺寸、粉碎区尺寸和裂纹区尺寸。与文献试验结果及已有相关准静态理论进行比较。结果表明:该文模型爆腔尺寸的预测结果与试验结果吻合良好,误差范围为-5.8%～5.5%,而基于Mohr-Coulomb准则的准静态模型计算结果均偏小,且柱形爆腔公式不适用于球形爆腔; Hoek-Brown准则中无量纲经验系数m值对爆腔尺寸有一定影响,m增大,爆腔尺寸减小; 粉碎区尺寸和裂纹区尺寸预测结果受m值影响较小,且比较合理。     

半穿甲弹丸在复合靶中爆炸破坏效应的实验研究

实验测试了半穿甲弹丸在混凝土面层和沥青混凝土面层的多层复合靶中的爆炸深度及爆炸后形成的弹坑面积和体积;对多层复合靶中弹坑的形成机理和复合介质的爆炸破坏机理进行了探讨。结果表明,弹丸在混凝土面层的多层复合靶中爆炸后,其混凝土面层上先出现径向裂纹,后出现环向裂纹,环向裂纹与径向裂纹贯穿形成破碎区,并且径向裂纹的范围更大;混凝土面层靶的炸深比沥青混凝土面层靶的炸深浅,在药量相同情况下,沥青混凝土面层复合靶中爆炸形成最大弹坑体积和弹坑截面积均比混凝土面层复合靶中的大。     

临近建筑物岩体的谨慎爆破

通过采用小孔距小排距孔网参数、多段毫秒微差、空气间隔轴向不耦合装药的谨慎爆破技术,确保了临近待爆岩体的高压电缆、污水处理系统墙体等重要建筑设施的安全.     

爆破构筑单人掩体装药条件研究

为了解决战场上开挖单人掩体费时费力的问题,研究采用分段装药、延期爆破的方法快速构筑单人掩体,采用AUTODYN软件,建立不同延期时间、上部装药量、下部装药量共9个模型,通过对比计算得到的爆破漏斗尺寸,发现爆破漏斗的尺寸和上、下部装药量呈正相关,爆破漏斗的尺寸和延期时间有关,延期时间50 ms爆破时产生的炸坑体积最大,并通过爆破实验的方式对爆破模型模拟的情况进行了验证,实验得到的数据和计算得到数据较为符合,通过调整隔爆层长度发现两段装药隔爆长度在50 cm以下时可能会发生殉爆现象。     

水下聚能爆破技术研究

利用有限元软件LS-DYNA,使用流固耦合算法对聚能装药在水下爆炸、射流形成及其在水中的运动进行了仿真,同时也对射流侵彻靶板的过程进行了模拟计算,直观地说明了水下聚能爆破现象,对射流速度、破甲过程进行了深入研究。最后,通过工程试验验证了所设计的结构。试验后射流侵彻靶板所形成的破坏效果明显,满足工程实际要求。     

高威力三级煤矿许用水胶炸药的试验研究

针对煤矿井下岩巷掘进爆破三级煤矿许用炸药爆炸能量低、循环进尺少、炮孔利用率低的问题,通过实验室试验和工厂中间试验,研制了提高炸药爆破威力的新配方,采用煤矿许用炸药抗爆燃性能测试方法及判定(GBT20061-2006)、煤矿许用炸药可燃气安全度试验方法及判定(GB18097-2000),对送检水胶炸药样品进行可燃气安全度检验、爆轰速度、做功能力测试,测试结果表明,储存6个月后高威力三级煤矿许用水胶炸药的爆速3600 m·s-1、做功能力239 m L、有毒气体含量20 L·kg-1,优于现有的二级煤矿许用水胶炸药,可燃气安全度、抗爆燃性均达到三级煤矿许用水胶炸药标准。现场岩巷掘进工业试验对循环进尺、炮孔利用率、炮孔深度、矸石块度、抛掷距离、巷道周边成型以及炸药消耗量等的统计和比较结果表明,在同等条件且爆破材料消耗基本相当的情况下,高威力三级煤矿许用水胶炸药的破岩能力接近二级煤矿许用水胶炸药,高于三级煤矿许用水胶炸药。     

废旧弹药小型聚能销毁装置结构设计与试验

废旧弹药销毁对于消除爆炸事故隐患具有重要意义,基于土建施工建设中发现的各种废旧弹药爆破销毁 安全需求,运用聚能装药对带壳装药的冲击引爆原理,设计一种小型聚能销毁装置。综合尺寸、威力和野外适应性 要求,优化确定销毁装置结构参数,并进行静穿甲和冲击引爆模拟弹体试验。试验结果表明：该销毁装置冲击引爆 能力强,对常见废旧弹药引爆可靠性高,便于设置和使用,可为类似装置设计提供参考。