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。     

综合管廊燃气仓内爆炸下冲击波衰减规律研究

为了得到综合管廊燃气仓在内爆炸作用下冲击波的衰减规律,通过LS-DYNA有限元软件,建立了典型三仓室综合管廊模型,模拟了燃气仓在不同爆炸荷载下的内爆炸情况。获得了管廊的破坏模式、燃气仓内空气中心线各点的超压时程曲线以及超压峰值曲线。结果表明:炸药量对燃气仓影响较大,对电力仓影响不大;在燃气仓内,随着炸药药量的增大,各点在同一爆炸荷载下的超压曲线线型与超压峰值差距越大;在不同爆炸荷载下,各点冲击波超压峰值的最大值在距离爆炸中心2~5 m之间,在距离爆炸中心10 m处,冲击波超压峰值衰减至1 MPa以下;各点冲击波超压峰值曲线随着与爆炸中心距离的增大表现出先增大后减小的趋势,其中当炸药药量为10 kg时,燃气仓内各点冲击波超压峰值曲线出现了波动,这与管廊内部墙板裂缝的出现有关。     

典型舱室内爆炸仿真分析

基于非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了大体积复杂结构的典型舱室模型,采用流固耦合算法,仿真分析舱内爆炸载荷传播特性,得出舱室撕裂破口主要集中在舱壁角隅处,加强筋结构大变形破坏,舱壁结构解体飞散,舱内由于冲击波反射作用形成准静态压力区等结果,可为舰艇毁伤和防护提供参考。     

典型舱室内爆炸仿真分析

基于非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了大体积复杂结构的典型舱室模型,采用流固耦合算法,仿真分析舱内爆炸载荷传播特性,得出舱室撕裂破口主要集中在舱壁角隅处,加强筋结构大变形破坏,舱壁结构解体飞散,舱内由于冲击波反射作用形成准静态压力区等结果,可为舰艇毁伤和防护提供参考。     

大尺寸密闭空间内甲烷—空气混合过程的数值模拟

根据10 m3多功能步入式爆炸罐的结构特点,依据进气—混气一体化的设计理念,建立了适用于10 m3爆炸罐的轴对称直管式进气—混气系统,并利用计算流体力学软件FLUENT,对进气—混气系统的具体设计参数进行了优化。通过模拟得到了直管上不同开孔孔径、开孔间距条件下小孔体积流量率的变化规律,发现减小整体开孔孔径、减小开孔间距、调整个别小孔大小能够提高小孔体积流量率的一致性,达到气体快速均匀混合的效果。     

核反应堆预应力钢筋混凝土安全壳内爆炸数值分析

现代高技术战争和反恐怖战争中,核电站极有可能遭受精确制导弹药的打击。根据核反应堆预应力钢筋混凝土安全壳的结构形式,建立了安全壳有限元模型,采用土壤/混凝土材料模型,应用显式动力有限元程序LS-DYNA的流-固耦合算法,对预应力钢筋混凝土安全壳进行了内爆炸工况下的数值模拟分析,分析了在内爆炸荷载下安全壳结构的力学特性。结果表明:运用流-固耦合算法对安全壳进行内爆炸全过程三维数值模拟,能够揭示安全壳结构在内爆炸冲击波作用下的力学行为。     

坑道内典型工业炸药爆炸灾害效应的数值模拟

为了研究典型工业炸药在相对封闭的空间中爆炸产生的灾害效应,利用非线性动力学方法对3种典型的工业炸药(2号岩石硝铵炸药、乳化炸药、铵油炸药)在坑道内爆炸冲击波的传播特性和温度场分布情况进行了模拟计算,重点研究了工业炸药爆炸产生的超压与冲量破坏效应,并与传统高能炸药TNT进行对比分析。结果表明:2号岩石硝铵炸药爆炸产生的冲击波超压破坏作用和冲量破坏作用最大,乳化炸药次之,铵油炸药的破坏作用最小;爆炸均产生了明显二次超压破坏现象,其出现的原因是坑道局部出现冲击波聚焦现象;在高温灾害效应方面,2号岩石硝铵炸药的高温灾害效应最高,乳化炸药次之,铵油炸药最小。并将数值模拟结果与经验公式结果进行了比较,其吻合较好,证明了计算模型和参数选择的合理性。     

全密闭空间内温压炸药的冲击波参数试验研究

为研究温压炸药在全密闭空间内冲击波特征,在双层密闭的爆炸容器中测定了等质量与等体积条件下,不同含铝量的温压炸药的超压及冲量,并采用AUTODYN软件对容器中的冲击波传播进行了模拟分析。等质量与等体积两种装药方式下的研究结果均表明,数值模拟能很好地对试验数据进行拟合,在密闭空间内温压炸药铝粉质量分数为30%时,冲击波的超压与冲量最大。     

封闭空间内爆炸冲击波超压计算模型及分布特性研究

建立了封闭空间内爆炸的冲击波超压计算模型,将冲击波在不同壁面的反射冲击波等效为不同位置镜像爆源产生的入射冲击波,密闭空间内冲击波传播和作用过程等效为爆源与镜像爆源形成冲击波相互叠加的过程,基于LAMB规则,将所有爆源和镜像爆源的冲击波叠加,从而得到封闭空间内任意位置处的超压,并进行了结构内爆炸试验。研究结果表明,装药在封闭空间内爆炸超压呈现多峰性,典型位置处的计算超压时程曲线与试验超压时程曲线符合较好,峰值超压的计算误差小于10.78%,所建模型正确,能够用于内爆炸载荷的快速计算。     

坑道口部内爆炸冲击波传播速度规律的数值分析

准确计算坑道口部内爆炸条件下冲击波传播速度的变化,是确定坑道内主动消波设备时间响应指标的关键.为此,基于AutoDyn进行5种不同工况的坑道内爆炸计算.采用量纲分析构建了冲击波传播速度的工程模型,通过对数值计算结果的拟合确定了模型的系数.与坑道化爆实验的实测值进行分析比较表明,所拟合的坑道内冲击波传播速度的经验模型最大误差为15％,作为一种工程方法而言具有较强适用性.     

内爆炸荷载作用下某管状结构安全性分析

为研究内爆炸载荷作用下某厚壁管状结构的安全性,对圆管管壁的动态响应过程和楔子对圆管末端的冲击作用进行分析.根据应力波理论和层裂破坏准则,探讨圆管的破坏机理和可能的破坏形式.采用流固耦合方法,对管状结构的动态响应过程进行数值分析.在试验和数值模拟的基础上,总结圆管末端的破坏模式,剖析影响结构安全性的关键因素,为某管状结构在防护工程中的应用提供技术参考.     

炸药在土壤内部爆炸作用的数值分析

采用ANSYS／LS-DYNA软件对炸药在土壤内部的爆炸过程进行了显示动力分析。通过数值计算,模拟了土壤中装药爆炸形成鼓包运动过程,研究了土壤中炸药近区压力分布、应力波的形成及影响、质点运动及混凝土板中应力—应变分布规律。     

半无限土介质中集团装药爆炸空腔的数值模拟

利用LS-dyna3D有限元程序,运用非线性动力学基本理论和算法,针对集团药包对半无限土介质中爆炸时空腔的形成和发展规律以及鼓包的运动规律等问题,进行了数值模拟研究,将模拟计算结果与现有实验研究成果进行了对比,并分析了数值模拟和模拟计算结果的正确性.     

水下爆炸冲击波的数值模拟与试验研究

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对小当量TNT炸药在无限水域内爆炸进行数值模拟,并将数值计算结果与实验室内实测数据以及传统的经验公式计算结果进行对比。分析发现:用传统的经验公式计算小当量TNT炸药在水下爆炸时的爆炸冲击波压力峰值,与实测值相比存在较大误差;运用有限元显式动力分析方法计算得到的水下爆炸冲击波压力峰值与实测值相吻合,并且水下爆炸冲击波波形相近。对数值计算值进行拟合得到水下爆炸冲击波压力峰值的计算公式,可以对同等条件下的水下爆炸试验进行估算。     

含铝温压炸药的爆炸能量结构研究

为了研究黑索今（RDX）基含铝温压炸药的爆炸能量释放规律及爆炸能量输出结构，对5种含铝温压炸药的爆热和爆速进行了测试，利用绝热式爆热量热计测量了铝粉质量分数为30%的RDX基含铝温压炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气和1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量，结合测试数据对试样的爆轰热、爆热和燃烧热进行理论计算。结果表明，RDX基含铝温压炸药的爆速随铝粉含量的增加而线性减小；爆热随铝粉含量的增加呈现先增大后减小的趋势，在铝粉质量分数为40%时，爆热达到最大值。试样在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量逐渐增加，环境压力的增大和气氛环境中氧含量的增加都会提高炸药的爆炸能量，富氧环境下的爆炸能量可以定量地表征炸药的燃烧热。样品的爆轰热占燃烧热的9.8%~26.4%，爆热占燃烧热的34.5%~50.0%，且这两个参数都随铝粉含量的增加而降低。     

不同地质条件对爆炸落石速度影响的数值模拟

运用有限元软件LS-DYNA模拟弹体在不同地质条件下的边坡爆炸过程,对花岗岩、白云岩和大理岩3种类型的边坡在同等炸药爆炸条件下形成的落石速度进行了对比分析,模拟结果表明,不同性质的岩石边坡形成的爆炸落石速度变化过程和破坏区内速度分布具有一致性,但落石的抛掷速度大小差异很大.     

水下爆炸气泡射流对船体破坏效应研究

兵器水下爆炸时,由于船体边界存在影响了气泡自由膨胀,使气泡上升过程中会朝船体方向运动,气泡被船体吸引破裂后形成的高速水射流是舰船结构毁伤的重要因素。基于GeersHunter理论,将射流形状等效为水柱射流,采用数值仿真计算方法研究气泡射流对舰船结构的破坏效应。研究结果表明:气泡射流对船体结构的二次加载压力能使船体外板出现较大范围的塑性变形,使船体结构受到严重二次毁伤。     

水底爆炸气泡脉动特性

为研究水底爆炸气泡脉动特性,采用PAMFLOW软件和基于JWL状态方程的气泡脉动计算程序对水底爆炸气泡脉动特性进行了数值计算,并用经验公式对自由水域爆炸气泡脉动特性进行了计算.计算结果表明水底爆炸在整个气泡运动过程中,气泡的中心向海底贴附,并形成指向海底的高速射流,气泡被压扁;水底爆炸的气泡膨胀半径大于在无限水域中爆炸;2种数值计算结果比较吻合,且与经验公式计算结果相符,说明采用这2种数值计算方法来研究水底爆炸气泡脉动特性合理.     

考虑空化效应的舰艇水下爆炸仿真研究

为了分析空化效应对舰艇水下爆炸冲击响应的影响。对一维Bleich—Sandler模型进行了数值仿真计算,验证了计算方法的正确性,分析了空化闭合二次加载产生的速度截断现象,并应用于二维中截面舰艇模型水下爆炸数值仿真。结果表明空化在冲击波到达结构表面后就会发生,空化闭合会产生显著的二次冲击加载作用。这在舰艇水下爆炸仿真计算中必须加以考虑。