光子多普勒测速仪与压杆相结合的冲击波反射压力测试技术

为在强电磁干扰环境下测量爆炸冲击波的壁面反射压力,将光子多普勒测速仪(PDV)与压杆相结合,设计了一套压力测试系统。采用滑动安装结构消除探头在应力波作用下产生的轴向速度,根据杆中弹性波多次反射的压杆自由面速度曲线,提取起跳点,拟合得到了压杆声速。对压力测试系统进行了响应特性、有效测量时间和测量下限分析,并采用该系统测量了球形炸药爆炸的冲击波反射压力。研究结果表明：该系统频响低于杆表面粘贴的应变片电测系统,测量下限优于应变片电测系统;测得的球形炸药爆炸的冲击波最大反射压力为463.5 MPa,上升沿为5 μs;PDV和压杆相结合的冲击波壁面反射压力测试技术可行。     

舱室内爆炸压力载荷测试方法研究

针对装药在密闭或准密闭舰船舱室内的爆炸实验,研究首次反射冲击波和准静态压力两种毁伤压力载荷测试方法。分析了舱室内装药爆炸形成的首次反射冲击波和准静态压力两种载荷的频率与幅值特性,阐明了采用不同频响传感器分别进行测量的必要性和合理性;提出了采用高频压电传感器测量首次反射冲击波和低频压阻传感器测量准静态压力的传感器选型方法;给出了专用工艺工装设计以及传感器布设方法,其中尼龙套筒工装可有效起到绝缘和衰减应力波的作用,其内腔传压管设计可有效消除爆炸产生的高频信号和光、热信号对压阻传感器的干扰,从而保证了测试精度。进行了模拟舱室内的装药爆炸实验,所得测试数据与经典公式计算结果一致性良好。研究结果表明：所提出的舱室内爆炸毁伤压力载荷并行测试方法以及工艺工装设计合理可行,能够在获取足够精度的反射冲击波数据基础上更加精确地获取准静态压力峰值及衰减规律;为了准确获取舱室内爆炸压力载荷数据,在合理预估待测信号幅值范围前提下,首次反射冲击波测试采样率应为兆赫兹量级,准静态压力测试采样率应为千赫兹量级;为了防止干扰信号对测试的影响,应采用尼龙套筒工装并采用过盈配合的安装方法。     

应变式压力传感器特性补偿和应用

讨论了用动态补偿数字滤器对应变压力传感器的动态特性进行补偿，使之提高测量精度并能用于爆炸冲击波测量的一种方法。实验结果与经验值比较，补偿前．后对比、测量精度有明显提高，说明在一定条件在变式测压系统也可用于爆压的测试。     

温压炸药爆炸冲击波在爆炸堡内的传播规律

为研究温压炸药爆炸冲击波在有限空间的传播特征,在爆炸堡中进行400 g RDX/Al/AP(高氯酸铵)/HTPB(端羟基聚丁二烯)温压炸药的爆炸实验,通过压力测试系统得到冲击波在地面和空中的超压时程曲线,以JWL-Miller方程作为爆炸产物状态方程,采用AUTODYN软件对爆炸过程进行了数值模拟,并用数值模拟结果研究冲击波在爆炸堡内发生正反射和斜反射。结果表明,数值模拟得到的冲击波形态、峰值及作用时间与实验测试结果吻合较好,Miller余项能够较为合理地描述含铝温压炸药的后燃特征。正反射发生在装药的地面投影点,反射波峰值达到入射波峰值的3.3倍;斜反射包括规则反射和马赫反射,冲击波入射角小于40°时,在地面形成规则反射,反射波峰值约为入射波峰值的2.5倍;冲击波入射角大于40°时形成马赫反射,马赫波峰值约为入射波峰值的1.2~1.6倍;在侧壁及穹顶发生规则反射。在几何对称轴上发生聚焦现象,聚焦点冲击波超压高于2200 k Pa,达到该点入射冲击波超压的4.3倍,增强了爆炸堡内冲击波,提高了温压炸药的毁伤能力。     

冲击波测压装置激波绕流数值模拟

为研究目前常用的楔形、圆盘形两种冲击波测压装置对所测冲击波的影响,运用仿真软件Fluent,建立测压装置外流场的二维有限元模型,模拟稳态平面流场中不同压强下两种测压装置表面及其附近流场区域的压强变化规律。壁面压力测试结果表明:两种测压装置的传感器安装方式都应选择装置的上表面,楔形测压装置比圆盘形测压装置对所测激波的影响小。     

武器膛压测试系统传压管道的频率响应特性分析

传压管道是武器膛压测试系统的一个重要环节,它的动态特性直接影响测试系统的工作频率和测量精度.利用单自由度二阶系统管道模型及其算法对传压管道频响特性进行了数值模拟,分析了传压管道的几何参数以及传压介质中气体占有率对管道固有频率的影响.理论分析和数值模拟的结果可以作为膛压测量中传压管道的使用依据.     

红外测温技术测量温压炸药爆炸温度

为了准确测量温压炸药爆炸温度,提出一种利用红外热像仪测量爆炸温度的方法。根据辐射测温原理建立红外热像仪测温模型,首先,结合爆炸火球辐射特性,进行红外热像仪的辐射定标、推导爆炸温度的计算公式,火球辐射温度反演。然后,讨论发射率和大气光谱透过率对测温精度的影响,并给出对应的补偿方法。以PMX炸药为例,应用该方法进行辐射定标和爆炸温度测量,获得爆炸火球随时间变化曲线。实验证明该方法是一种高稳定性、简单有效的测温方法,本研究为爆炸场温度测试提供了切实可行的解决方案。     

光谱法遥感测定温压炸药爆炸温度的研究

应用带有望远镜的原子发射光谱双谱线瞬态高温测量系统遥测了炸药爆炸的瞬态买时反应温度,该系统的最大时间分辨率可达0.1 μs.实验得到温压炸药的爆炸反应温度-时间分布曲线,并与TNT同条件下的测试结果比较.结果表明,温压炸药爆炸时,产生2 300 K和2 050 K 2个温度峰值,分别对应于温压炸药爆炸反应的第一、第二阶段,TNT爆炸后只出现一个最高温度2 200 K;温压炸药1 900 K以上高温持续时间是TNT的2～3倍.     

轻质易碎结构在气体爆炸泄压防护中的使用研究

为研究轻质易碎泄压结构在建筑物内部气体爆炸防护中的适用性,根据室内气体爆燃压力特性及轻质易碎结构的泄压原理,分析了轻质易碎泄压结构在爆燃压力作用下的动力特性;运用气体爆炸加载实验装置开展泄爆实验,结合现行国家泄爆设计规范,确定了轻质易碎结构在室内气体爆炸泄压防护中的使用原则,并提出了泄压结构泄爆性能检测实验方法。研究表明：对硅酸钙板构成的轻质易碎泄压结构,开启动压随着室内爆燃压力作用时间增大而逐渐减小,可用于气体爆燃压力作用时间较长的情况,使用时应以开启动压为泄爆设计指标,必须进行泄爆性能测试。     

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.     

球形装药近距离爆炸正反射冲击波实验研究

对于大当量爆炸容器设计,准确的爆炸近区正反射冲击波压力和冲量数据至关重要。通过实验方法获得了比距离为0.098～0.5 m/kg1/3范围内球形装药爆炸正反射冲击波压力峰值、冲量和）中击波到时,并结合文献[1-2,4]中的数据,拟合得到了压力峰值、比冲量和比例时间与比距离的经验关系式。结果表明：压力峰值随比距离增大呈指数衰减;反射冲量与爆炸当量成正比,与距离的平方成反比。     

试车台传感器及引压系统动态特性研究

为了得到压力测试系统的动态特性规律,对试车台现用压力传感器的动态特性进行了测试,使用标准动态压力激波管,对动态压力传感器进行激励,得到试车台几种典型压力传感器的动态特性,证明目前用于静态测量的典型传感器在500 Hz以内的动态测量是可用的,为目前通用压力传感器用于动态测量的可用范围提供了依据。同时,得到了测压管道的幅频特性图,对测得的数据进行了归一化处理,得到了管路系统固有频率、响应时间与管长、管径等各种因素的关系,为实现引管方法的高温动态压力测量提供了技术支撑。     

封闭空间内水层对爆炸载荷特性影响的实验研究

采用球对称爆炸装置,在球形容器中开展了炸药与水之间有空气间隙（层）的置水爆炸实验,根据实测的激波走时、压力和冲量等数据,对容器内置水爆炸载荷形成机制进行了分析,并探讨了爆炸过程中空气间隙与爆轰产物和水之间的作用机理。结果表明：置水爆炸时容器内壁受到的载荷主要包括幅值较低的前导空气冲击波和雾状水滴的持续撞击作用,有空气间隙的置水爆炸可以降低反射压力、准静态压力和冲量,空气间隙有利于水对爆炸载荷的消减效果。     

水雾对舱内装药爆炸载荷的耗散效能试验研究

为了分析水雾对舰船舱内爆炸冲击波的耗散与衰减作用,通过舱内装药爆炸试验研究方法,在有限空间爆炸舱中心设置爆源,测量并对比在有无喷雾工况下舱内典型位置的壁压和准静态压力。结果表明：在水雾抑爆的舱内爆炸试验中,水雾对舱内爆炸载荷的准静态压力和超压峰值削弱作用明显,其中27.5 g梯恩梯爆炸角隅位置的初始冲击波超压衰减率为26.47%,二次反射冲击波波峰值衰减率达到27.27%,准静态压力衰减率达到31.82%;喷雾液滴分布特性相同情况下,随着装药量增加,水雾对冲击波和准静态压力的衰减效果不断降低。     

带壳装药热爆炸冲击波超压测量及分析

冲击波压力是评估炸药爆炸效应的重要参数,冲击波压力的特征与装药形式和起爆方式密切相关.介绍了带壳装药热爆炸模式下的装药周围空气中的冲击波超压的测量方法和测量结果,并结合爆室结构,对结果进行了深入分析.带壳装药爆炸时,由于电动效应及爆炸产物和壳体之间的摩擦,会产生电磁辐射,且电磁辐射信号持续时间和复杂程度与裸露炸药爆炸时...     

铝-钢同轴管水封爆炸胀接撞击压力的研究

为了研究水封爆炸胀接管爆轰结束端开裂现象并探究其界面结合形式,首次使用一种可靠的聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜传感器对铝-钢同轴管水封爆炸胀接撞击压力进行测试,得到并比较了压力时程曲线。结果表明,沿金属导爆索爆轰波的传递方向,基管与覆管的碰撞压力峰值呈递增趋势,表明引起末端开裂现象的直接原因是压力的增加。计算得到撞击压力峰值的平均值为532.9 MPa。根据爆炸复合中撞击速度与撞击压力之间的关系,在已知撞击压力的情况下得到碰撞速度为52.57 m·s~(-1)。经分析可知,界面碰撞产生的温度并不足以使界面发生熔化。界面的金相照片亦显示其结合方式主要为金属间的直接结合,未出现过渡层和熔化现象,表明采用PVDF压电薄膜传感器测量水封爆炸胀接的撞击压力、利用所得数据来推断界面结合形式可行。     

利用盈利波测量涂层的结合强度

基于探索评价涂层抗拉结合强度方法的目的，考虑到激光冲击法测量涂层的抗拉伸结合强度时应力难于测量的情况，依据一维应力波的线性理论：在杆的一端撞击产生一压应力脉冲，此脉冲传到自由端后将反射为拉应力脉冲，当在杆的自由端有涂层薄膜时这一应力对涂层界面产生拉伸作用，如果这一应力幅值足够大就会将其拉开，以此实现抗拉结合强度测量。文中分析了应力波在涂层界面处产生拉应力的规律，利用Hopkinson压杆技术产生和测量应力脉冲。以此测量了铁基涂层的结合强度，证明了方法的有效性。