聚脲弹性体在爆炸防护中的研究进展

从力学性能、防护结构应用研究、吸能机理三个方面综述了聚脲弹性体在爆炸防护中的研究进展。聚脲弹性体的静/动态力学性能优异,断裂伸长率高、应变率效应强,在增强墙体、金属及复合材料等多种防护结构抗冲击性能方面的研究取得了重要进展,获得了一些规律性认识,包括聚脲弹性体在防护结构中的位置、质量比重等因素对抗爆性能的影响以及聚脲弹性体在墙体、金属、复合材料等不同结构中增强抗爆性能的机理。分析认为聚脲弹性体在爆炸防护中具有很大的应用潜力,指出未来需进一步研究聚脲弹性体的本构关系、影响聚脲弹性体抗爆性能的因素、防护结构尺寸效应与聚脲弹性体的微观吸能机理。     

内爆炸准静态压力对球形容器弹塑性动态响应的影响

利用单自由度模型对球壳弹塑性动态响应过程进行力学分析并推导出解析解,得到等向强化双线性弹塑性球壳在考虑准静态压力的内爆炸载荷作用下径向位移响应公式,解析结果与数值模拟结果吻合较好。对屈服发生于首个脉冲阶段和准静态压力阶段的两种情况进行分析,获得了准静态压力对球壳弹塑性动态响应的影响规律。研究发现,若屈服发生于准静态压力阶段,进入屈服阶段时刻会受准静态压力幅值影响,随准静态压力的增大而减小;无论屈服发生于哪个阶段,最大位移均出现于准静态压力阶段,且出现时刻有明显差异,最大位移值随着准静态压力幅值的增大而显著增大;与弹性响应结果相比,在弹塑性响应分析中准静态压力幅值对最大位移的影响更为显著。研究表明,在炸药的威力评估工作中,针对准静态压力效应采取结构弹塑性响应分析更有实用价值和指导意义。     

高速杆条对薄靶板切割毁伤影响因素分析

为研究杆条破片对薄靶板的切割毁伤特性,对杆条切割毁伤特性的影响因素进行了分析,建立了高速杆条对薄靶板切口长度的投影计算模型,模拟了典型入射条件下杆条对薄靶板的切割毁伤。分析指出杆条对薄靶板的切割毁伤特性除了受杆条和靶板的自身因素影响外,还受到杆条着靶速度、攻角、入射角及面角等入射条件的影响。当攻角大于15°时,投影计算结果与模拟计算结果差值在10%以内,投影计算模型可用于目标易损性分析。     

内爆炸准静态压力对球形容器弹性动态响应的影响

将球形容器内爆载荷简化为首个冲击波和准静态压力两部分,利用单自由度模型对球壳弹性动态响应过程建立力学分析模型并推导出径向位移响应解,LS-DYNA数值模拟结果与力学分析结果吻合较好,验证了该分析方法的可靠性。通过对所得到的球壳径向位移响应公式进行分析,获得了内爆炸准静态压力对位移响应的影响效应。研究发现,首个脉冲作用时间和准静态压力存在临界值,对最大位移出现时刻具有决定性影响,其中首个脉冲作用时间临界值与结构固有频率有关,准静态压力临界值与首个脉冲压力峰值及作用时间、结构频率、壳体厚度、材料弹性模量和泊松比等因素有关;最大位移出现于准静态压力作用期间时随准静态压力增大而增大,出现在首个脉冲作用期间时则不受准静态压力影响;最小位移随准静态压力增大而增大,后续等幅振幅值随准静态压力增大而减小。研究结果表明,采用多次使用型容器开展有限空间内爆炸效应威力评估时,不仅应考虑爆炸载荷首个脉冲冲量与后续准静态压力的具体细节,还应与结构动态响应历程和结构自身参数分析紧密结合。     

密闭空间内爆炸缩比相似模型研究

以相似理论为基础,对密闭空间内爆炸毁伤参数进行量纲分析,建立密闭空间内爆炸相似模型,用LS-DYNA进行原模型装药递增直至结构破坏计算,并以结构产生裂纹的临界装药量进行缩比系数分别为0.8,0.6,0.4,0.2,0.1的缩比模型仿真计算。结果表明,结构尺寸不变而药量变化时壁面的冲击波服从相似规律;反射超压服从以受单、双及三面墙影响分开考虑的相似规律;冲量由于受结构破损影响不服从相似规律;缩比系数不小于0.1时缩比模型与原模型壁面的冲击波超压、比例脉冲宽度及比例冲量服从相似规律,缩比模型冲击波超压、比例脉冲宽度及比例冲量与原模型最大相对误差分别为3.3%、4.96%、5.1%;随缩比系数的减小,结构壁面的冲击波超压及冲量呈现出离散分布特性,相似程度有所降低。在研究的缩比系数范围内,可利用缩比模型试验结果预测原模型内爆炸毁伤效应。