基于SPH-FEM耦合法切缝药包爆破机理数值模拟

为了进一步研究切缝药包爆破机理,在AUTODYN内运用光滑粒子流体动力学与有限单元(SPH FEM)耦合法构建了装药不耦合系数为2.0的切缝药包爆破模型,分析装药爆炸初期的爆轰产物膨胀过程、爆轰产物粒子运动速度及炮孔周围岩体损伤演化历程。结果表明:对于切缝方向,由于没有切缝管的约束作用,爆轰产物粒子能够以较高的速度向前运动,粒子最大运动速度可达到4750m s^-1,最前端粒子在3.5μs到达孔壁,切缝方向岩体开始产生损伤破坏,且随着切缝管内爆轰产物的继续膨胀,切缝方向岩体进一步受到破坏;对于非切缝方向,切缝管的约束作用使得爆轰产物粒子膨胀受阻,粒子最大运动速度仅为800 m s^-1,同时切缝管在爆轰产物的推动下缓慢向炮孔壁运动,12.6μs切缝管到达炮孔壁,非切缝方向岩体开始产生损伤,但损伤展布区域较小,且非切缝方向炮孔壁保持了较好的完整性。     

壳体切缝的结构参数对PELE横向效应的影响

为了研究壳体切缝结构参数(切缝的周向个数N、径向深度H和轴向长度L)对横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻钢筋混凝土靶开孔尺寸的影响,利用数值仿真方法对具有不同壳体切缝结构参数的PELE侵彻钢筋混凝土靶进行正交优化分析,通过定义横向效应贡献值对弹丸轴向动能转化为钢筋混凝土靶因壳体膨胀破坏损失的能量进行研究。结果表明,壳体切缝参数为N=8、H=5.5 mm、L=150 mm时,钢筋混凝土靶破坏的开孔尺寸最大为409 mm,横向效应贡献值最大,并且PELE的横向效应效果最佳。同时,壳体切缝结构参数对PELE横向效应的影响程度:L最大,N次之,H最小。     

纳米CuO的制备及其在微孔装药中的应用

采用常温固相反应法在聚乙二醇2000作为分散剂条件下制备了纳米Cu O,用超声共混法制备了纳米Al/Cu O。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法对所制备样品的性能进行表征和分析。结果表明:制备的纳米Cu O结构形貌统一,类似八面体结构,一次粒径在30nm左右,和球形的纳米Al粉混合均匀,形成纳米Al/Cu O,团聚后在100~200nm之间,差热分析(DTA)其放热量为2 798J·g-1。将纳米Al/Cu O配制成含能油墨,用喷墨打印装置实现了药室直径为0.7mm、厚度为1mm的10×10阵列装药,并研究了纳米Al/Cu O在微孔装药中的应用。结果表明,纳米Al/Cu O在微孔中能稳定燃烧,燃烧时间在微秒级,火焰长度约为2~4cm,燃速约为0.142 9m/s。     

尺度效应在侵彻战斗部装药安定性研究中的应用

本文概述了战斗部侵彻钢筋混凝土的理论和装药安定性的评价方法，建立了装药安定性评估的数学模型，提出了尺度效应与侵彻过程中参数的对应关系，从而为尺度效应战斗部侵彻钢筋混凝土装药安定性的研究提供了依据。     

某新型发射药在身管附加装药中的应用研究

为研究身管附加装药的类压力平台增速效应,采用了在弹道枪炮身管上安装附加药室的试验装置。其主药室装药采用6/7-XDGZB高能硝胺发射药,附加药室装药采用4/1-XDZJ高能发射药。密闭爆发器试验和内弹道试验结果表明:6/7-XDGZB发射药具有起始缓燃性,4/1-XDZJ发射药具有速燃和渐减燃烧特性,两者配合在膛内燃烧,在最大膛压基本保持不变的情况下,初速从空白装药(传统的单一装药,没有附加装药)的981m.s-1提高到附加装药的1063m.s-1,提高了82m.s-1,增幅为8.4%,示压效率由0.47提高到0.58。     

光致形变效应及其在引信驱动器中的应用

针对传统引信体积大、可控性差、易受电磁干扰等问题,提出了光驱动的驱动方式;通过对光致形变聚合物材料的光致形变效应研究,提出了将其应用到引信光驱动上的构思及设计方案,实现引信不直接依靠外界环境力,而是利用光致形变聚合物材料在光照下的变形解除保险;光驱动方式具有小型化、可控性好、抗电磁干扰等特点,符合引信更加灵巧化和智能化的发展方向。     

线性聚能切割器的应用研究

为精确控制岩石定向断裂爆破中断裂面的发展,根据爆炸力学、岩石断裂力学理论,对线性聚能切割器应用于岩石定向断裂爆破时裂纹的产生及扩展进行了研究,同时对线性聚能切割器进行了设计,并在实验室进行了验证试验。结果表明由聚能射流形成的切缝有明显的定向作用,使爆生气体的能量沿预定方向集中,裂纹的定向断裂控制效果良好。利用自行设计的线性聚能切割器,在大理石采石场进行了现场试验,结果表明定向断裂爆破效果显著,岩石断裂面平整,凹凸量不超过55 mm,眼痕率高达100%。     

炮孔装药量与炮孔间距关系的研究

为了有效解决炮孔间距与炮孔用药量之间的合理性问题,运用爆炸力学理论和岩石力学理论,初步分析爆炸应力在岩体中产生破裂区的机制,并计算了炮孔中不耦合装药起爆后岩体中粉碎区和裂隙区的范围,建立了爆炸应力与裂缝区大小之间的关系,从理论上解决了炮孔装药量与炮孔间距之间的相互合理性问题。现场试验表明,对于一个掘进循环,炸药成本共减少约了17.8%;循环进尺增加了0.2 m;周边炮孔眼痕率超过92%;巷道成形质量好,不平整度下降到100 mm以内;取得了大块率小、巷道成型好、施工快的理想效果,既保证了工程质量,又降低了成本。     

环形及线形聚能装药侵彻体对长杆式穿甲弹穿甲过程干扰的试验和数值模拟

为进一步提高聚能型爆炸反应装甲防护性能,增强坦克在战场上的生存能力,设计一种以环形聚能装药结构为基本结构的新型爆炸反应装甲,来拦截高速长杆式穿甲弹（简称长杆弹）。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对环形爆炸成型结构干扰钨合金长杆弹穿甲过程进行数值模拟,分析了环形爆炸成型侵彻体成型过程及干扰长杆弹穿甲过程机理。在相同条件下,与线形爆炸侵彻体干扰长杆弹穿甲过程进行了对比。结果表明：环形聚能装药结构爆炸成型侵彻体具备更高的防御性能,长杆弹有效侵彻深度与线形装药结构相比降低32.5%,弹坑长度增加10.4%,且在环形爆炸侵彻体干扰下长杆弹弹杆断裂、偏航;模拟结果与试验结果吻合良好。     

硼系延期药特性及应用

通过研究硼系延期药的反应机理，并对硼系延期药进行差热扫描量热法（DSC）与热重法（TG）分析，得到了合理可行的配方；采用湿法混药的新工艺，对延期体结构进行了优化设计；对延期雷管进行了常温、低温、高温高湿以及自然贮存试验。试验后的测时结果及实际应用效果表明，装有硼系延期药的延期雷管具有延期精度高、用药量少、贮存时间长、耐高低温的优点。     

聚能杆式射流侵彻混凝土和岩石靶体试验与数值模拟

为研究聚能杆式射流成型及其对混凝土和岩石靶体的侵彻破坏特性，分别开展了大隔板聚能装药射流成型X光试验及侵彻混凝土和岩石靶试验。同时，利用ANSYS/AUTODYN有限元软件，针对大隔板聚能装药爆轰波演化过程、杆式射流成型及侵彻混凝土和岩石过程进行了数值模拟，结合试验结果分析了聚能杆式射流对混凝土和岩石靶体的侵彻毁伤特性。研究结果表明：大隔板聚能装药炸药采用Lee-Tarver状态方程能够较为准确的描述爆轰波的传播过程，射流参数（侵彻体长度、射流长度、射流头部速度和射流直径）与试验相比最大误差为12.8%。大隔板聚能装药起爆后可形成大长径比的杆式射流，侵彻后的混凝土和岩石靶中均有明显的开坑区，但侵彻混凝土过程中扩孔作用不明显。其中，侵彻试验中混凝土靶形成的侵彻深度和侵彻孔径相较于岩石靶分别提高了46.7%和48.1%，而岩石靶表面破坏程度和开坑区域均大于混凝土靶。与混凝土靶相比，由于射流侵彻岩石靶过程中裂纹的不断扩展，形成的裂纹长度和宽度均大于混凝土靶，因此靶体损伤范围较大，内部破坏严重。     

城市爆破中电子雷管与导爆管雷管的应用对比

以城镇爆破应用为例,通过分析数码电子雷管与普通导爆管雷管的应用效果,从安全性、爆破效果和经济效益等方面比对两者优劣。结果显示:电子雷管使用更为安全、简便、可靠,效果更佳,并且可降低炸药单耗,但数码电子雷管价格高。今后通过降低自身成本,数码电子雷管将逐渐成为主流产品。     

硬脆材料切割过程中基于线锯速度的切割力自适应控制

光学玻璃、工程陶瓷以及硅基材料等硬脆材料因其良好的物理性质和化学性质而广泛应用于光学工程及集成电路等高尖端技术领域,但低塑性、高脆性的物理特性会导致其切片在切割过程中易出现效率低和表面质量较差等问题。为提高切片表面质量,建立了金刚石线锯切割过程中线锯速度与切割力的模型,设计最小方差自校正控制器对切割力进行在线实时控制。实验结果表明：所设计的最小方差自校正器能够降低线锯切割系统中切片所受的切割力波动,使切割力趋于稳定;与定参数切割条件下所得的切片进行比较,采用最小方差自校正控制策略切割完成的工件表面形貌较为平整,表面粗糙度值降低约30%.     

火炮装药温度场测量方法及应用

药温是影响火炮初速和射程的重要参量。药温受制于环境,随环境温度变化而变化,本身是时空函数。在合理分析发射装药传热特点的基础上,建立了非稳态热传导模型,按数值求解思路,选择了测试方案,将数据采集与微机解算融为一体,特别采用高斯降维法,提高了求解的实时性,满足了药温在非接触测量条件下的高精度和高响应。