TNT空中爆炸冲击波的工程和数值计算

针对TNT空气中爆炸冲击波压力,建立了空气自由场爆炸冲击波工程计算模型,并采用AUTODYN和LS-DYNA软件中的一维计算模型对TNT空气自由场爆炸冲击波压力衰减过程进行了数值模拟研究。为了捕捉峰值,数值计算模型中采用细密的网格和很小的人工粘性系数。数值模拟结果与工程计算结果大致吻合,但AUTODYN计算耗时远高于LS-DYNA。     

温压炸药内爆炸压力特性及威力试验研究

为研究温压炸药内爆炸压力特性和威力,基于爆炸相似律与理想气体状态方程分析建立了冲击波超压及准静态压力计算模型,并利用爆炸罐开展了温压炸药和梯恩梯（TNT）炸药裸药柱内爆炸试验。结果表明：内爆炸压力效应包括冲击波压力和准静态压力,准静态压力上升伴随着冲击波的多次反射,反射结束后准静态压力上升到峰值并维持较长时间;温压炸药内爆炸冲击波超压峰值和准静态压力峰值较TNT炸药分别提高了18.0%和62.9%,基于内爆炸冲击波超压和准静态压力计算得到的温压炸药TNT当量分别为1.18和1.63.     

一次引爆型燃料-空气炸药的爆炸超压场及TNT比当量

介绍了爆炸超压场的测试方法,给出了几种一次引爆型燃料-空气炸药和对应高能炸药爆炸超压场超压峰值的试验结果并进行了比较;进一步计算了一次引爆型燃料-空气炸药的TNT比当量.     

爆炸冲击波对主战坦克的毁伤研究

文中分析了爆炸冲击波对坦克目标的毁伤规律,提出了以剩余TNT当量等效计算主战坦克内部冲击波峰值超压的方法,根据试验确定了主战坦克的剩余TNT当量系数,建立了传递到坦克内部的冲击波峰值超压的计算公式.以B炸药药柱为例,计算了该药柱在坦克附近爆炸时在坦克内部引起的峰值超压分布,可确定常规弹药非命中爆炸时对目标内部的人员和设备造成有效毁伤的杀伤半径.     

温压炸药爆炸性能实验与数值模拟

设计了一种5kg级HMX基温压炸药,幵与等质量的TNT炸药进行了自由场静爆试验对比研究。冲击波数据显示,温压炸药相比TNT炸药,最大处ΔP和I分别提高了53.6%和35.6%;红外测温和高速摄像显示,温压炸药相比TNT,高温作用的时间更长,火球尺寸更大。另外用Autody2D软件对温压炸药的爆炸性能进行了数值模拟,结果与实验值符合较好,可以为后续温压炸药的研究提供参考。     

爆炸容器内部爆炸的数值模拟和实验研究

运用二阶精度TVD差分格式对平板封头型爆炸容器(长径比为1:1)在内部爆炸栽荷作用下的爆炸流场进行了数值模拟,得到内部流场的规律.数值模拟表明,在筒体和封头的结合处会形成三波汇聚的现象,压力急剧增加,正压作用时间变长.实验研究爆炸容器内壁面在不同药量TNT作用下的爆炸载荷大小,拟舍得到超压TNT基准方程,探讨了在爆炸容器内实现对含铝炸药威力评价的方法.含铝炸药RDX/Al在比例距离1.77处的超压TNT当量平均值为1.22.     

复杂坑道内温压炸药冲击波效应试验研究

通过在复杂坑道中进行温压炸药和TNT炸药爆炸试验,分别获得了冲击波峰值压力、冲击波冲量和热响应温度曲线。研究了温压炸药爆炸冲击波在复杂坑道环境内的传播规律,并对比分析了温压炸药和TNT炸药爆炸效应参数的特性。研究结果表明:复杂坑道冲击波超压曲线出现几个峰值,随着爆心距的增加,首峰不再是最大峰值;弯道不但能显著减小炸药爆炸冲击波峰值压力,而且还能增大冲击波冲量;温压炸药试样在坑道中的冲击波超压峰值、冲击波冲量及热响应温度普遍大于TNT炸药,并且出现了明显的二次燃烧现象。     

燃料-空气炸药战斗部威力评价方法研究

在对几种燃料空气炸药(FAE)战斗部威力评价方法进行分析后,本文提出进行现场TNT爆炸标定实验来确定TNT爆炸冲击波压力场的计算公式.并由此公式来评价FAE的爆炸威力和比威力.研究表明,用现场TNT标定公式要比用TNT经验公式评价FAE战斗部要可信的多,且该方法具有普适性.     

DNAN 基高威力钝感熔铸炸药装药工艺应用

针对TNT熔铸炸药不能满足钝感弹药标准的问题,提出一种以2.4-二硝基苯甲醚(DNAN)为熔融介质配制钝感熔铸炸药的装药工艺。基于国内外的研究成果,分析DNAN基炸药相比于TNT基炸药的主要优点,从可行性、安全性、工艺路线及关键技术出发进行研究,并进行了装药工艺应用性能指标检测试验。试验及应用结果表明:试制的RBUL-2高威力熔铸炸药装药密度高,水下爆炸能量大于2倍TNT当量,提高了战斗部爆炸载荷和毁损威力,并已在××新型产品研制中得到应用。     

一种预估无限水域爆炸气泡脉动周期方法

为真实评估水中爆炸气泡能、准确计算气泡脉动周期,根据水中爆炸已有研究成果和相似理论提出了水中爆炸气泡脉动周期的预估方法。通过3次TNT海中爆炸标定试验,得到TNT炸药气泡脉动周期预估公式,用该公式算得水中TNT爆炸的气泡脉动周期值与实测值的误差为小于1.34%;通过3次Al/RDX/TNT海中爆炸标定试验,得到Al/RDX/TNT炸药气泡脉动周期预估公式,用该公式算得水中Al/RDX/TNT炸药的气泡脉动周期值与实测值的误差为小于1.45%。气泡脉动周期与炸药当量1/3次方成正比,与大气压力折算深度及爆炸深度之和的5/6次方成反比;气泡脉动周期受炸药种类严重影响。炸药的化学特征与脉动周期计算公式具有强关联。采用海中标定的方法,能够精确预估水中爆炸气泡脉动周期,预估值与实测值的误差为小于2.54%,适用于炸药水中爆炸的气泡脉动周期估算。     

弹道抛掷法测试无雷管感度工业炸药作功能力研究

为了研究弹道抛掷法测试无雷管感度工业炸药作功能力的可行性,以200 g乳化基质、铵油炸药(多孔硝铵柴油=946)、重铵油炸药(铵油炸药乳化基质=21)为试样,以100 g TNT和2号岩石粉状乳化炸药作为传爆药进行了弹道抛掷试验。结果表明:该方法测试无雷管感度工业炸药几乎不受传爆药作功能力的影响,测试数据精度高,结果可靠。同时选择了在乳化基质中加入铝粉作为试样,验证了弹道抛掷法对无雷管感度工业炸药组分变化的敏感性。结果表明:弹道抛掷法对无雷管感度工业炸药试样组分变化具有较高的敏感性。     

CL-20基含铝炸药水下爆炸实验研究与数值模拟（英）

为了研究含铝粉与不含铝粉的六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基高聚物粘结炸药（PBXs）的水下爆炸过程,制备了含铝量分别为0和15%的两种炸药,设计了一个水下爆炸实验装置,得到了炸药的冲击波压力历程、气泡周期和气泡脉动图。计算了两种炸药的冲击波能量、气泡能量和水下爆炸总能量。采用AUTODYN软件模拟了水下爆炸过程。结果表明,当铝含量从0增大到15%时,水下爆炸总能量由1.4倍TNT当量增加到1.7倍TNT当量。气泡脉动过程中,时间从49.5 ms到49.8 ms时,含铝炸药气泡内产生火光。含铝炸药与非含铝炸药超压分别为15.16 MPa与15.51 MPa,气泡二次压力分别为2.25 MPa与2.35 MPa,气泡周期分别为50.20 ms与46.76 ms,气泡最大半径分别为67.87 cm与60.27 cm;仿真得到含铝炸药与非含铝炸药参数超压分别为14.90 MPa与15.14 MPa,气泡二次压力分别为2.16 MPa与2.27 MPa,气泡周期分别为49.32 ms与45.90 ms,气泡最大半径分别为66.32 cm与58.89 cm。实验与仿真结果吻合良好。     

TNT和TATB炸药爆轰参数的数值模拟

用Gibbs自由能最小原理,通过解化学平衡方程组,求解TNT和TATB炸药爆轰产物系统的平衡组分,计算结果与用BKW和LJD方法计算的结果相近。用自编的程序从碳的石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相中确定出炸药爆轰产物中游离碳更可能存在的相态,并用此相态计算爆轰产物中碳的Gibbs自由能,用Ree修正的WCA状态方程和Ross软球修正的硬球微扰理论,对TNT和TATB炸药爆轰参数进行数值模拟计算,爆轰CJ点的爆速和爆压的计算结果与实验值吻合得很好。     

浇注PBX的低易损性能研究

通过快速烤燃、枪击感度、冲击波感度等试验，研究了浇注PBX的低易损性能，并将浇注PBX的作功能力和爆炸威力与TNT基混合炸药进行了对比，结果表明，浇注PBX的低易损性能和作功能力以及爆炸威力都显著优先于TNT基混合炸药。     

舱室密闭空间中爆炸载荷燃烧增强效应试验研究

为研究梯恩梯(TNT)爆炸产物的燃烧释放能量对密闭空间中的爆炸载荷增强效应,开展7.50 g、11.25 g、15.00 g、22.50 g、30.00 g 5种不同质量的TNT分别在空气和氦气环境（抑制燃烧）密闭空间中的爆炸试验。通过压力、温度传感器及三维数字图像相关技术,得到爆炸载荷历程、准静态压力、封闭空间内气体温度、金属板试件的动态响应和最终变形等试验数据。对试验结果的分析和对比发现：TNT爆炸产物的燃烧效应对封闭舱室内的爆炸载荷与结构响应影响显著,5种不 同质量TNT在氦气环境中爆炸的准静态压力、温度峰值相较对应的空气工况中的降幅分别在38.81%~46.85%和57.53%~76.35%;试件最终变形较空气工况的降幅在19.1%~48.9%;建议在结构内爆响应的计算评估中应考虑爆炸载荷燃烧增强效应的影响。     

储存火炸药黄土洞库爆炸事故后果模拟

黄土洞库具有覆盖层厚,结构稳定的特点,利于库房温湿度的控制,保证储存危险品的质量和安全;虽然,发生危险频率小,但一旦发生爆炸后果极为严重;分析了储存火炸药的黄土洞库发生爆炸事故的原因及爆炸危害形式,并选取存药量为60 t梯恩梯当量的黄土洞库为对象,模拟分析其发生爆炸产生的空气冲击波、飞散物危害、地震波危害。     

射流冲击盖板覆盖下有限厚炸药的仿真和试验研究

为了研究有限厚炸药在射流冲击下的起爆过程,并得到有限厚炸药的临界起爆阈值。试验采用Φ40 mm聚能装药作为射流源,通过高速录像进行拍摄,对不同厚度的50SiMnVB盖板覆盖下的43 mm厚TNT炸药进行了射流冲击起爆试验,得到炸药的临界起爆阈值和不同刺激强度下的响应情况以及反应产物的膨胀速度。采用数值仿真软件进行了有限厚炸药在射流冲击下的数值模拟计算,得到了射流冲击下炸药内弯曲冲击波发展过程以及有限厚炸药的临界起爆阈值和炸药厚度关系,并通过试验结果进行了验证。最后建立了有限厚炸药临界起爆阈值和临界盖板厚度的计算模型。结果表明:厚度43 mm的TNT临界起爆阈值为37 mm3·μs^-2,并且在不同响应之间反应产物的膨胀速度相差至少一个数量级。射流冲击有限厚炸药时,弯曲波发展为爆轰波需要一定距离,剩余射流头部速度越高,弯曲波发展为爆轰波所需的距离越短。炸药厚度的减少将导致有限厚炸药的临界起爆阈值和临界盖板厚度的增加,并且有限厚炸药的临界起爆阈值的对数与炸药厚度的对数近似呈线性关系。     

几种粉状铵梯油炸药配方的分析与评价

给出了几种主要粉状铵梯油炸药的物化参数，在不改变原材料成本情况下利用粉状铵梯炸药配方设计的数学模型，另行计算出几种粉状铵梯油药的理论配方。将理论计算配方与现有粉状铵梯油炸药配方进行了比较分析，提出了改进配方的建议。     

射弹撞击带厚盖板炸药引发爆轰的机制

用二级轻气炮发射钢射弹撞击带厚钢盖板的ＴＮＴ／ＲＤＸ（４０／６０）炸药，借助变象管相机观测炸药中引发的爆轰波阵面波形．覆盖整体盖板的炸药出现凸面爆轰波，而在覆盖预制塞盖板的炸药中出现Ｗ形爆轰波．这一现象表明，冲击效应是前者引发爆轰的主控机制，而宏观剪切效应是后者引发爆轰的主控机制，按冲击引爆和剪切引爆机制分别进行了射弹引爆带整体盖板和预制塞盖板的ＴＮＴ／ＲＤＸ（４０／６０）炸药的反应流体动力学数值模拟计算，计算结果与实验基本吻合     

基于板厚补偿的921A钢与Q345钢靶板在截卵形弹体侵彻下的等效方法

对于弹体侵彻舰船靶标试验,由于船用特种钢材较为昂贵,试验成本过高,开展普通船用钢材替代船用特种钢材的等效性研究。为确定不同材料靶板之间的等效关系,基于剩余速度相等原则,采用量纲分析及补偿模型的方法,提出基于补偿模型的材料等效工程化设计公式。该公式中等效板厚与原型板厚之比和等效板屈服强度与原型板屈服强度之比要满足幂指数关系,而幂指数系数要通过实验或仿真方法确定。运用有限元分析软件LS-DYNA对截卵形弹体垂直侵彻921A钢 和Q345钢均质靶板过程进行数值仿真,结果表明计算结果与实验结果吻合较好,验证了数值仿真方法的正确性。通过对数值仿真计算得到的等效板厚拟合,提出两种材料靶板等效板厚与动态屈服强度之间的经验公式,并验证了补偿模型公式的有效性。为舰船靶标侵彻实验的等效靶设计提供了理论依据和数据参考。