背板材料及炸药厚度对破片冲击起爆8701炸药装药的影响

为了研究背板材料及炸药厚度对破片冲击起爆8701炸药装药的影响,设计了单一破片和双破片冲击起爆屏蔽8701装药的试验。采用AUTODYN-3D软件进行数值模拟,通过改变背板材料及炸药厚度,来改变背板反射波的幅值,探究其对装药起爆阈值的影响。试验结果表明,在本研究装药结构下,除双破片撞击产生的冲击波叠加作用影响装药起爆的速度阈值外,背板反射波亦影响装药起爆的速度阈值。模拟结果表明,临界起爆速度随背板波阻抗的增大而减小;随炸药厚度的增大,背板反射波的作用逐渐减弱,当炸药厚度增大到30mm时,靠两钨球撞击产生的冲击波叠加起爆装药,背板对双破片冲击装药的临界起爆速度几乎无影响。     

壳体对炸药水下爆炸近场特性的影响

为了研究壳体对炸药水下爆炸近场特性的影响,在水下进行了Φ25mm圆筒试验与Φ25mm裸药柱滑移爆轰试验,对比分析了带壳装药、裸装药的冲击波迹线与壳体、气泡的膨胀迹线。结果表明,壳体对炸药爆炸后冲击波的衰减作用较为明显,带壳装药水下爆炸冲击波波阵面压力与冲击波传播速度以相对较低的初始值(0.9GPa,0.78mm/μs)近似保持不变,而裸装药水下爆炸冲击波波阵面压力与冲击波传播速度从较高初始值(8.5GPa,0.92mm/μs)以指数形式快速衰减;不同膨胀时期壳体对膨胀过程的影响不同,导致水下爆炸初期(0～5μs)与后期(20μs以后)带壳装药壳体的膨胀速率低于裸装药气泡的膨胀速率,水下爆炸中期(5～20μs)带壳装药壳体的膨胀速率高于裸装药气泡的膨胀速率。     

不同壳体装药爆炸威力的数值模拟及试验研究

为研究装药壳体材料对爆炸威力的影响,对不同壳体装药在空气和混凝土靶中的爆炸破坏效应进行了数值模拟及试验研究.结果表明,在相同的装药情况下,碳纤维复合材料壳体装药爆炸产生的冲击波超压相对D6A钢壳体装药的高.因碳纤维复合材料壳体装药爆炸时不产生破片,所以对远距离目标不造成破坏,而D6A钢壳体装药爆炸时产生的破片对远距离目标具有一定的杀伤效应.从混凝土靶的爆炸破坏效应来看,碳纤维复合材料壳体装药在阻抗匹配方面要比D6A钢壳体装药好,更利于爆炸冲击波的传播.在同样装药的情况下,碳纤维复合材料壳体装药爆炸对靶体爆炸驱动有效能量大于D6A钢壳体装药.静爆试验证明了数值计算与试验结果相一致.     

壳体厚度和爆炸深度对水下爆炸冲击波的影响

根据Cole水下爆炸冲击波经验公式和C-J爆轰理论,用AUTODYN软件对带壳小药量装药水下爆炸进行数值模拟,计算了不同壳体厚度的TNT水下爆炸冲击波压力峰值,得到带壳装药水下爆炸冲击波峰值压力的拟合公式,分析了冲击波随装药壳厚与半径比以及爆炸深度的变化规律.结果表明,带壳装药水下爆炸的冲击波峰值压力随壳厚与装药半径比...     

壳体约束强度对温压炸药空中爆炸性能的影响

为评估壳体约束强度对温压炸药爆炸性能的影响,对不同壳体约束强度下的固体温压炸药进行野外静爆试验,用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果表明,相同装药条件下,裸装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值大于带壳装药;铝壳体装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值较钢壳体装药高;数值模拟得到的冲击波曲线形态、峰值及冲量与试验结果吻合较好,且裸装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较带壳装药早,铝壳体装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较钢壳体早;初始冲击波超压值受壳厚影响较大,壳体的存在使冲击波的传播滞后。     

爆炸冲击波绕过墙体的数值模拟研究

利用ALE算法和炸药爆轰产物的JWL状态方程对爆炸冲击波绕过墙体的环流现象进行了数值模拟,得到了在爆炸物周围有障碍物的爆炸场初始发展和绕过墙体环流的情况,解析了空气冲击波的绕流规律。实验结果与数值模拟基本相符,反映了爆炸波绕过障碍物的详细过程。     

起爆方式对线性成型装药爆炸威力的影响

为研究不同起爆方式对线性成型装药爆炸威力的影响,根据线性成型装药的爆轰机理,设计了5种起爆方式,得到不同起爆方式下线性成型装药的侵彻威力。结果表明,对线性成型装药,端面起爆可以形成偏向的线性爆炸成型弹丸(EFP);上端面中心点起爆和上端面中心线多点起爆可以形成正向线性EFP;两端同时起爆可以形成大威力EFP;上端面两棱多点对碰起爆可以通过控制横向和轴向的起爆时差形成散点EFP。起爆误差是多点起爆下影响线性成型装药侵彻威力的主要因素。     

坑道截面形状对化爆冲击波传播规律的影响程度分析

为了弄清坑道截面形状对化爆冲击波传播规律的影响,采用LS—DYNA动力有限元软件对不同形状坑道内化爆冲击波的传播过程进行数值模拟和对比分析．研究表明：采用合理的有限元模型可以有效地模拟坑道中化爆冲击波的传播过程;化爆冲击波在不同截面形状坑道内的衰减规律基本一致,但冲击波超压峰值有显著差异;圆形坑道内化爆冲击波超压峰值最低,是直墙圆拱形坑道内的60％左右,正方形坑道内超压峰值最高,是直墙圆拱形坑道内的300％左右;工程设计时,必须考虑坑道截面形状对冲击波的影响,宜尽量采用圆形坑道．     

振荡管内消除反射激波技术的研究

分析了振荡管内激波的行为及反射激波对制冷效应的影响。对几种消除反射激波技术进行了评述 ,分析了其效果及优缺点 ,指出了消波技术发展的方向。     

可变形战斗部主辅装药殉爆研究

为确定主辅装药的选型原则,对主装药在两种辅装药滑移爆轰作用下的动态响应过程进行了数值仿真研究,着重考察了辅装药爆轰性能和主辅装药间的隔爆层对冲击波衰减的影响,并结合非均质炸药的冲击起爆临界能量判据,得到传入主装药内的脉冲压力和脉冲持续时间.结果表明,引起主装药殉爆的主要因素是主装药的爆轰感度和辅装药的爆轰压力,隔爆层位置应位于辅装药和外壳体之间.     

激波诱导下瓦斯浓度对煤尘爆炸压力的影响

运用水平管道气体-粉尘爆炸装置,研究了激波诱导下瓦斯浓度对煤尘爆炸压力的影响,并对多次平行实验的结果进行分析。通过对爆炸压力、爆炸压力上升速率和最小点火能的分析,得出结论,在爆炸下限以下,甲烷的存在增加了煤尘爆炸压力和爆炸压力上升速率,并且降低了煤尘爆炸的最小点火能。     

起爆方式对线性聚能装药射流形成的影响

以工程中常用的柔性切割器为研究对象,在不考虑端部效应的前提下,对3种起爆方式下线性聚能装药射流的形成过程进行了理论分析和数值模拟。结果表明,不同起爆方式下射流头部速度以端部面起爆最大,线起爆次之,端部点起爆在端面附近处形成的最低,但在距端面一定距离处,射流头部速度又能增大到与端部面起爆的速度相近。在射流内部,端部面起爆形成的射流在内部各点处的速度都是3种起爆方式中最大的,而端部点起爆时,则是随着距起爆点距离的增加由处处小于线起爆的射流速度分布转变到与端部面起爆相同的射流速度分布。在此基础上进一步提出3种起爆方式下线性聚能装药切割目标的数值模拟方法。     

TNT爆炸的数值计算及其影响因素

应用LS-DYNA有限元程序建立了模拟TNT爆炸的数值计算模型并进行了空爆冲击波超压等数值计算。通过数值计算结果与经验公式和试验数据的对比分析,验证了计算模型和参数取值的可信性。基于数值计算结果,分析了炸药材料参数、TNT药量、单元网格密度、建模方式、空气域形状和炸药形状等参数变化对爆炸冲击波超压的影响。结果表明,与试验结果相比,数值计算结果可以作为爆炸冲击波超压的下限值,而Henrych公式、Sadovskyi公式和GB6722-2003公式给出的是超压的中位和下位值;炸药材料参数的取值、单元网格密度和炸药形状对数值模拟结果的影响与比例距离相关,比例距离小于2.0时,不能忽视其影响;冲击波超压会随TNT药量的增加而小幅度增加,但建模方式和空气域形状对数值计算结果的影响可以忽略不计。     

装药埋深对地表空气冲击波影响的试验研究

为研究土壤中装药埋深对地表空气冲击波传播规律的影响,开展了5kg TNT的触地爆炸试验以及埋深分别为0.108、0.228、0.85m的爆炸试验,获得了多个比例距离处的冲击波峰值压力、冲量以及正压作用时间数据,分析了埋深对冲击波传播特性的影响。结果表明,冲击波峰值压力和冲量随着埋深的增加而减小,随着爆距的增大而减小;触地爆炸比例距离为4的测点处其峰值压力是比例距离为1处的3.24%,埋深为0.108m的爆炸试验比例距离为4处的测点其峰值压力是比例距离为1处的25.02%;埋深为0.108m时,比例距离为1处的峰值压力和冲量分别是触地爆炸对应值的8.7%和20.4%;并对两种工况的正压作用时间进行了分析,触地爆炸的正压作用时间随爆心距增加呈指数增加,埋深为0.85m的爆炸试验其正压作用时间呈对数增加。通过对试验数据的进一步分析,建立了冲击波峰值压力、冲量与埋深、比例距离的工程计算模型,可用于浅埋爆炸时弹药威力评价与毁伤效能预估。     

锥形装药形成射流的数值模拟

利用AN SY S/LS-DYNA 3D有限元分析软件,对两种装药(TATB和TNT)两种不同锥角(53°和43°)药型罩的形成射流分别进行了数值模拟与对比分析。结果表明,53°锥角药型罩产生的射流短而粗,43°锥角产生的射流细而长,高能炸药产生的射流速度高,这与现已成熟的理论相吻合,验证了该数学模型和状态方程所选用参数的正确性,为设计或研发新型锥形装药产品有效降低试验成本并缩短研发时间提供了依据。     

振荡管内入射激波衰减及其对冷效应的影响

在膨胀比ε=2~6、振荡管长径比L/d=87~737、射流激励频率f=10~240 Hz范围内,探讨了振荡管内入射激波衰减规律及其对压力波制冷机内流动及性能的影响。结果表明:入射激波相对强度Δpx/Δp0随着管长相对位置x/L增大而不断减小,入射激波衰减与管内气体黏性力和摩擦力作用、激波对管内气体增压增温作用以及与反射激波发生透射和反射作用有关;振荡管越短,管内入射激波相对强度降低越少,封闭端所产生的反射激波也越强,制冷机的最大制冷效率ηmax会逐渐降低;增大管长会降低压力波制冷机的制冷效率波动幅度,有利于改善压力波制冷机变工况性能。基于量纲分析和实验数据得到了入射激波相对强度衰减公式,计算结果与实验数据吻合较好,最大误差为5.70%。     

负压环境对炸药爆炸冲击波影响的实验研究

为了研究负压环境对炸药爆炸冲击波的影响,在自制可调真空度爆炸容器中进行负压爆炸实验,采用PCB压力传感器测量罐体轴线固定位置点的冲击波超压,分析了在0、-20、-40、-60、-80、-90、-99kPa等不同负压环境下罐体内测点爆炸冲击波反射超压时程曲线。结果表明,爆炸环境负压降低,测点一次、二次冲击波峰值超压随之降低,在-40kPa和-99kPa负压环境下超压降低显著;爆炸冲击波速度大小与传播介质密度相关,即环境负压越低,气体越稀薄,冲击波传播速度越快;爆炸冲击波速度随环境负压降低而升高,与超压降低强度无相关性;负压环境不改变容器内实验雷管爆炸的气体产物生成量;在近似真空环境中,爆炸冲击波主要以爆轰产物为传播介质,冲击波速度提高受限于爆轰产物运动速度,强度弱,衰减迅速。     

破片撞击起爆屏蔽B炸药的数值模拟和实验

用工程理论计算、数值模拟和实验验证方法研究了小破片和杆破片撞击起爆屏蔽（屏蔽板为6mm厚钢板）B炸药的速度阈值。结果表明。对于小破片,3种方法计算出的屏蔽B炸药撞击起爆速度阈值基本接近;而对于杆破片,计算出的撞击起爆速度阈值偏小,数值模拟和实验得出的速度阈值基本接近。这说明所引用的屏蔽B炸药破片撞击起爆速度阈值工程理论计算公式只适用于小质量规则破片,而由于计算公式中缺少体现打击面积的参数,因而并不适于计算杆破片的屏蔽B炸药撞击起爆速度阈值。由实验方法得出,用4．65g小破片撞击起爆6mm钢板屏蔽B炸药的速度阈值约为2522m／s,用质量为8．78g、直径为5mm的杆破片撞击起爆6mm钢板屏蔽B炸药的速度阈值约为2161m／s。     

振荡管内入射激波衰减及其对冷效应的影响

在膨胀比ε 2～6、振荡管长径比L/d 87～737、射流激励频率f 10～240 Hz范围内,探讨了振荡管内入射激波衰减规律及其对压力波制冷机内流动及性能的影响。结果表明：入射激波相对强度Δp_x/Δp₀随着管长相对位置x/L增大而不断减小,入射激波衰减与管内气体黏性力和摩擦力作用、激波对管内气体增压增温作用以及与反射激波发生透射和反射作用有关;振荡管越短,管内入射激波相对强度降低越少,封闭端所产生的反射激波也越强,制冷机的最大制冷效率η_max会逐渐降低;增大管长会降低压力波制冷机的制冷效率波动幅度,有利于改善压力波制冷机变工况性能。基于量纲分析和实验数据得到了入射激波相对强度衰减公式,计算结果与实验数据吻合较好,最大误差为5.70%。