一种用于内部冲击波载荷测试的爆炸容器设计

为设计爆炸容器并确保其力学实验安全,研究了容器内部的载荷分布特征和规律,根据研究需求,设计加工了一柱形爆炸容器。数值模拟结果表明,该容器在最大实验药量（1 230 gTNT）作用下结构是安全的。在多次内爆载荷测试实验中（最大实验药量为1 000 gTNT）,该容器没有出现塑性变形,认为容器结构设计合理,实验安全可靠,达到了预期目的。     

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.     

动力系数法在爆炸容器设计中的应用

动力系数法是设计中小当量爆炸容器时普遍采用的一种方法,应用该方法对一柱形爆炸容器进行了设计,在此基础上,应用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元程序分别模拟了该容器在50,400 g TNT药量加载作用下爆心截面部位的应变行为。通过实际化爆实验考核认为,该容器厚度设计安全可靠,设计方法合理可行。     

爆炸荷载作用下地下结构破坏模式研究

爆炸荷载作用下地下结构动力响应一直是一个研究的热点问题,但是对于爆炸荷载作用下地下拱形结构破坏模式研究比较少,由于地下工程设计和爆炸荷载作用的双重特殊性,实验研究实现的难度较大,文中利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟通用程序,采用流固耦合算法对不同跨度的地下拱形结构进行了不同装药量和起爆位置的数值模拟,对地下结构与围岩的动力相互作用机理进行了研究,得到了不同装药、不同起爆位置时各种跨度地下拱形结构的破坏模式。     

一种可用于爆炸容器内部视频监测的防护装置的实验研究

了解爆炸实施后容器内部的破坏情况,对容器的设计具有重要意义。根据爆炸容器内的视频监测需要,设计了一种防护装置和配套的光源,并在爆炸容器内对其进行了爆炸考核实验。实验结果表明:在比距离不大于0.59 m/kg1/3时,防护装置能有效保护光源和视频传感器CCD免受冲击波和爆后产物的影响;光源经爆炸后能正常工作,视频监测效果较好。     

金属球壳爆炸成形及回弹过程数值仿真

利用LS-DYNA非线性动力有限元程序中的ALE算法和显式-隐式连续求解功能,对某一球内接锥台壳体在爆炸冲击载荷作用下无模成形及回弹过程进行了三维数值模拟,获得了球壳的变形图、应力应变图以及壳体质点时间历程曲线等大量结果,并与实验结果进行了对比,结果表明,仿真结果与实验结果基本吻合.     

地下结构震动响应数值方法研究

随着计算机技术的飞速发展,数值计算已经成为模拟在各种介质中的爆炸过程及其近场波动效应的重要研究手段。针对目前爆炸技术在工程的重要应用课题之一,即地下结构在爆炸载荷作用下的震动响应数值方法进行了较深入的研究,研究了适用于松动爆破的爆破震动的等效模型,该模型简单可行,基本反映了爆破震动过程的物理特征。利用该模型对爆炸载荷作用下地下结构的震动过程进行了模拟,分析爆破在介质中激发的瞬态扰动及其传播的特征,如频率特征、振幅变化规律等,通过与实验数据进行对比,解释了近场爆炸现象并为实验提供理论依据。通过场地模拟实验的数值模拟验证了方法的宥效性,为后续工作打下了良好的基础。     

双层圆柱形爆炸容器弹塑性结构响应的实验研究

本文介绍了平封头的圆柱形双层爆炸容器的设计特点。对其在爆炸载荷作用下的弹塑性动力响应进行了实验研究。在采用了多层容器结构和薄壁钢管能量吸收装置等措施后 ,容器安全地承受了爆炸装置形成的弹片和冲击波的破坏作用。     

球形爆炸容器动力响应的实验研究

对一真实结构的球形爆炸容器在内部爆轰加载下的动力响应进行了实验研究,通过监测容器6个特征点的动态应变波形,分析了容器壳体的振动特性和动力学强度。研究结果表明,容器的强度设计是合理的,其动静转换的工程设计方法得到了实验的检验。     

混凝土中爆炸的破坏效应数值模拟

根据混凝土介质在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏特性,利用LS—DYNA程序流-固耦合算法,使用能够反映拉伸破坏的Tayler-Chen—Kuszmand（TCK）和反映压缩破坏的Tayler-Chen-Kuszmand（TCK）材料模型,通过建立混凝土有限元模型,进行混凝土在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏效应的数值计算分析．数值计算能够很好地模拟钢筋混凝土内部爆炸时中心爆炸空腔压缩面和自由面的拉伸层裂破坏过程．     

小当量双层爆炸容器的研制

给出了一种可以减轻质量、减小成本的单次使用的双层爆炸容器结构形式,以一台2 kgTNT当量双层爆炸容器为对象,根据爆炸力学理论对其进行了设计分析。对该容器进行了动态测试,测试结果表明,该容器设计满足安全要求。     

基于完全变光滑长度SPH方法的高能炸药爆轰过程数值试验

传统的网格方法在模拟高能炸药(HE)爆炸问题时常会出现网格扭曲等问题,光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics)方法是一种无网格纯Lagrangian粒子方法,非常适合求解这类问题.本文应用作者提出的完全变光滑长度SPH方法,修正了传统SPH法中由于变光滑长度效应所造成的计算误差,其在模拟密度等物理参量变化梯度剧烈的问题时比传统SPH法具有更高精度和稳定性; 针对一维TNT板条爆轰过程和三维TNT聚能装药的爆轰过程两个算例进行了数值试验,并与已有的传统SPH法数值模拟结果及理论解进行了对比.结果表明,算例一说明该方法较传统SPH法在模拟此类问题时具有更高精度,比传统方法计算的CJ参数更接近理论值,验证了该方法在爆轰过程模拟的有效性; 算例二说明该方法成功地进行了三维TNT聚能装药的爆轰过程数值试验,获得了爆轰产物气流的传播特性和喷射规律并符合爆炸理论.     

大当量TNT装药爆轰的远场数值模拟及超压预测

利用AUTODYN-2D软件对1000kg TNT装药在空气中爆炸的情况,分别进行无限空气中一维数值模拟与有一定地面爆高高度二维数值模拟,结果表明:超压峰值的计算结果与经验公式的计算结果具有较好的一致性,在一定的范围内数值模拟很好的模拟了爆炸冲击波传播过程。在此基础上分析了爆高高度的影响,研究表明:在一定爆高高度情况下较触地爆炸,近场(水平距离S<10m)时超压峰值在随着h的增大而减小;远场(S>30m)冲击波峰值到达时间较晚,在炸高与水平距离之比h/S=0.1时超压峰值达到最大值。     

动载荷作用下混凝土靶板损伤破坏的数值分析

本文对I-LJC状态方程作了进一步改进,同时给出了一种混凝土的拉伸损伤计算模型,然后采用改进的LT2-2D程序模拟了混凝土靶板的损伤破坏情况。计算结果一方面验证了混凝土的抗压能力对弹体的侵彻过程起主要作用,而抗拉能力最终影响其损伤破坏情况;另一方面也说明了在分析弹体的侵彻过程和混凝土靶板损伤破坏上,本文给出的计算模型具有一定的适用性。此外,本文还分析了混凝土材料的细观特性对其损伤破坏的影响。     

SFRC及混凝土遮弹板抗接触爆炸性能的数值分析

为了对混凝土及钢纤维混凝土材料的抗爆炸性能进行对比研究,利用LS-DYNA3D动力有限元程序采用Lagrangian-Eulerian耦合方法,对接触爆炸作用下混凝土及钢纤维混凝土遮弹板的迎爆坑形成过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好．确定了2种材料爆炸压缩破坏系数Ka值,并给出了遮弹板底部砂土介质中压力的分布情况．研究表明。混凝土中加入钢纤维提高了材料的抗压强度及断裂韧度,使钢纤维混凝土抗爆能力优于基体标号相同的普通混凝土．     

方形容器爆燃泄放过程中的压力特性实验研究

对乙烯-空气预混气体在一端开口的方形容器内泄爆过程进行了实验研究,分析了泄爆面积、泄爆压力和气体浓度对泄爆过程中压力发展和分布特性的影响,结合容器内压力峰值的变化对现有经验公式进行了讨论。结果表明：小面积泄爆时容器内压力出现明显的双峰值现象,且气体浓度主要影响第2个峰值的大小;大面积泄爆时气体浓度对压力峰值影响较小;泄爆面积较小且容器内预混气体接近最佳浓度时方形容器内压力分布梯度明显,远离最佳浓度或泄爆面积较大时容器内压力分布均匀;经验公式计算值与实验值之间的误差随工况变化很大。研究结论为方形容器和建筑物泄爆安全设计提供参考。     

履带车辆半主动悬挂系统建模与仿真

履带车辆半主动悬挂系统的建模,先作模型假设和简化,建立其系统二自由度振动模型.选定状态变量,得出悬挂系统状态方程和振动微分方程.利用线性最优控制的半主动控制算法算出控制力,并用Simulink对典型沙土路面激励下某型履带车辆半主动悬挂系统的响应仿真,结果表明该算法能很好控制车体位移和加速度.     

浮动平台在远场爆炸载荷作用下的冲击响应研究

利用在计算流场的迎爆面直接加载冲击波载荷方法来模拟浮动平台在远场爆炸作用下的冲击响应,该方法弥补了现有有限元仿真软件在远场计算中的不足。把计算结果和试验测量结果进行了对比分析,计算结果与试验值吻合较好。     

冲击波壁面反射压カ的压杆测试法

为测量爆炸容器壁面反射压力，设计了一种压杆测压系统，对应力波在压杆中的传播进行了数值模拟，分析了压杆测压系统的频响、可测量下限和有效测量时间。对于直径为8 mm的钢质压杆系统，其频响约为115 kHz，使用电阻应变片可测量下限约为3.6 MPa．将压杆测压系统成功应用于小比距离爆炸冲击波测试，获得了较理想的结果，测量最大压力约1.2 GPa．研究表明压杆测压是一种原理简单、量程大、频响高、成本低、抗干扰能力强的方法，可用于爆炸近区壁面反射压力测试。