模拟不同爆炸冲击波的计算方法研究

给出了一种可获得不同爆炸冲击波的方法。利用SolidWorks软件建立了冲击波生成区域与冲击波加载空气域的几何模型,采用Hypermesh软件对模型进行映射网格划分,并赋予材料参数和状态方程,通过设计Fortran程序,将所需冲击波的压力-时间曲线,转换为单位体积内能-时间的曲线,应用修正公式对曲线进行校正,然后加载到冲击波生成区域内,最后通过LS-DYNA有限元程序计算获得所需要的平面冲击波场。采用该计算方法可以模拟获得不同爆炸冲击波,误差范围在1.0%之内。该方法为深入研究爆炸冲击波创伤效应提供了一种有效的技术途径。     

爆炸冲击波对圆抛物面薄壳雷达天线毁伤效应研究

通过实验和理论分析,对圆抛物面薄壳型雷达天线在爆炸冲击波载荷作用下的变形特点及有关的变形特征参量进行分析讨论,给出了工程计算式,从而可进行毁伤效应评估.     

爆炸冲击波测试数据处理方法研究

通过对爆炸冲击波测试信号常规处理方法的分析,提出了一种基于傅里叶分析的高低通滤波测试信号处理方法.该方法可以将冲击波信号从包含有大的背景噪声干扰的实测信号中提取出来,对爆炸波信号的处理具有很好的可操作性,其可行性与有效性在爆炸实验中得到了验证.     

爆炸冲击波对主战坦克的毁伤研究

文中分析了爆炸冲击波对坦克目标的毁伤规律,提出了以剩余TNT当量等效计算主战坦克内部冲击波峰值超压的方法,根据试验确定了主战坦克的剩余TNT当量系数,建立了传递到坦克内部的冲击波峰值超压的计算公式.以B炸药药柱为例,计算了该药柱在坦克附近爆炸时在坦克内部引起的峰值超压分布,可确定常规弹药非命中爆炸时对目标内部的人员和设备造成有效毁伤的杀伤半径.     

高强度水下爆炸等效冲击波加载特性研究

为了实现实验室范围内的高强度水下爆炸冲击波加载,在现有非药式水下冲击波加载装置的基础上,对加载水舱的结构进行了改进,并利用实验和仿真相结合的方法对非药式高强度水下爆炸冲击波等效加载特性进行了研究,分析了飞片及活塞的质量对加载冲击波强度和衰减时间常数的影响规律,确定了该方法所产生的高强度水下冲击波加载特性。进而利用该装置对0.5 mm厚铝合金靶板进行了水下冲击波加载实验。实验结果表明,改进后的非药式水下爆炸冲击波等效加载装置能够对目标结构进行有效的高强度水下冲击波加载。     

甲烷爆炸冲击波作用下密闭管道内动物损伤效应试验研究

通过观察管道内甲烷爆炸对大鼠的肺等组织损伤病理特征,分析损伤原因,为瓦斯爆炸伤的临床救治提供依据。采用甲烷-空气预混气体爆炸冲击波对密闭管道内大鼠的作用模型,观察冲击波对管道内不同位置大鼠的损伤程度,并从病理组织学角度分析冲击波作用下肺、肝、脾组织损伤效应及机理。结果表明：密闭管道内,甲烷爆炸后置于管道前端的大鼠灼伤程度比置于后端的大鼠严重,但后端大鼠的肺组织受到的冲击波损伤比前端大鼠更为显著,肺泡发生明显塌陷,Ⅰ型肺 细胞和Ⅱ型肺细胞连接断裂并消失,管道前端的5只大鼠死亡1只,管道后端的5只大鼠全部死亡;肝组织的损伤主要是肝细胞空泡样变性、血窦淤血、出血明显,汇管区有不同程度的淤血、出血、炎性细胞浸润及胆管上皮细胞坏死脱落;甲烷爆炸对大鼠的肺、肝、脾均造成损伤,但肺部损伤明显且形成致命损伤,肺显微结构和超微结构显示肺部对爆冲击波压力最为敏感,是冲击波作用的主要靶器官。     

基于爆炸冲击波的头盔防护性能

针对爆炸冲击波致脑损伤的防护问题,开展基于爆炸冲击波的头盔防护性能研究,结合壁面压力传感器和颅脑模拟靶标,形成不同头盔结构和头盔内不同位置的冲击波防护试验测试方法,获取模拟靶标前额、颅顶和颅后的压力-时间变化曲线,分析爆炸冲击波在有/无防护条件下的颅脑表面传播规律。试验结果表明：头盔均能有效削弱冲击波超压,前额超压峰值可从无防护的352.57 kPa削弱至戴QGF-03式头盔的151.31 kPa,戴上全盔后则可削弱至11.36 kPa;冲击波在有防护的颅脑靶标传播过程中易发生绕射和叠加汇聚效应,与无防护相比,QGF-03式头盔内颅后超压提高了50%~100%,FAST头盔内颅后超压提高了9%,盔内压力作用时间显著增长,其中防护面罩可以大幅削弱爆炸冲击波对头部的作用,对前额和面部冲击波超压的削弱可达75%;全盔防护效果最好,能在前额、颅顶和颅后三处分别削弱90%、87%、80%超压峰值,密闭性对冲击波防护具有积极作用。     

防御工事内、外爆炸冲击波测试方法的研究

介绍了野外爆炸冲击波的测试方法，测试系统的组成，最大冲击波压力的计算方法及应用     

炸药爆炸事故冲击波,热辐射和房屋倒塌的伤害效应

讨论了冲击波伤害机理，包括直接伤害和位移伤害机理，推导了冲击波肺伤害死亡半径，头部和身体撞击死亡半径耳鼓膜破裂半径公式；讨论了火球热辐射伤害效应，推导了其伤害半径公式；讨论了房屋倒塌的伤害效应，介绍了其死亡人数的估计方法。     

纯镁塑变机理及其组织特征

借助光学显微镜和透射电镜,研究热挤压变形比和冷却方式对纯镁塑性变形机理及其显微组织的影响。结果表明,随变形比的增大,晶粒逐渐细化,孪晶带的宽度变小并最终消失;热变形后的快速冷却抑制了静态再结晶的发生,使动态再结晶组织得以保留;380oC热挤并于室温下压缩变形5%后,在一次孪晶带内部出现大量的二次孪晶。孪晶是纯镁高温及室温变形的主要形变亚结构形式。     

锻态电磁纯铁的剪切带和微观组织分析

采用Hopkinson压杆冲击加载装置和帽形试样对锻造态电磁纯铁DT4进行了应变率为103 s-1的冲击压缩试验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察分析了高速冲击后的电磁纯铁的组织。结果表明,电磁纯铁中的剪切带(ASB)由变形带组成,剪切带内位错密度很低,基体中含有高密度位错。剪切带内没有发生相变。     

高冲击压力下93W合金的位错亚结构及其硬化特征

采用宏观与显微硬度测量及位错亚结构观察分析相结合的方法对 93W合金真空退火处理态材料在爆炸冲击作用下的硬度变化及其机理进行了研究。发现 ,随着冲击压力的提高存在着一个由冲击硬化到软化的转化压力。该转化现象被位错亚结构随冲击压力的演化所证实。分析表明 ,在爆炸冲击下 ,材料剧烈的塑性变形效应在压力较低时应变硬化占主导地位 ,高冲击压力时塑性功转化为热所引起的温升 ,以及钨颗粒内部新相析出是导致合金软化的根本原因     

侵彻过程塑性波在钨合金弹体中传播速度的研究

根据回收弹坑中钨合金穿甲弹在侵彻结束时已完全破坏的特征,采用二级轻气炮研究了撞击时钨合金中塑性波传播的特性。结果发现,在撞击时钨合金中的塑性波传播速度和弹性波传播速度有相同的量级,分别为4.208km/s和3.067km/s,塑性波仅比弹性波略慢一些,考虑到实际侵彻情况不是一维应变问题,和侵彻过程的温升比氢气炮实验时要高,实际塑性波传播速度要比这个值低。但是根据计算获得的侵彻时间,和侵彻结束时弹体已完全破坏的情况分析,塑性波的速度应与计算值有相同的量级。这些结果与分析侵彻过程中做出的在弹体中塑性波传播速度比弹性波传播的速度要慢的多的假设不同。弹体尾部在塑性波传播过程中的破坏,可能会被反向传播的弹性波从弹体上拽掉,这将降低弹体携带的能量,从而影响到穿深。     

点阵金属夹芯结构抗爆炸冲击问题研究的综述

点阵金属夹芯结构是一种具有良好缓冲吸能特性的新型材料结构。为全面了解其在抗爆炸冲击方面的力学性能和在轻质装甲防护结构方面应用的潜力,介绍了新型点阵金属材料的基本概念;分析了点阵金属夹芯结构抗爆炸冲击过程的理论分析模型、夹芯结构的变形失效形式、抗爆吸能特性和相关影响因素;讨论并展望了点阵金属夹芯结构的发展趋势。     

冲压加速器冷态流场结构研究

为了获得冲压加速器内高速流场与弹丸周围激波结构的特性,采用高精度WENO计算格式求解二维可压欧拉方程,结合自适应网格加密技术(AMR)与沉浸边界法(IBM),数值模拟了冲压加速器冷态实验.结果表明,计算方法很好地描述了冲压加速器内部流场和激波结构,完整地呈现了弹丸周围激波的形成与发展过程及相关参数的变化情况,可以对冲压加速器冷态实验给予一定的指导与借鉴.     

氧化铝陶瓷受冲击压缩破坏的细观机理研究

利用激光速度干涉仪VISAR测试了平板冲击压缩下不同厚度氧化铝陶瓷样品的自由面速度历程。根据自由面速度历程上表征“破坏波”现象的二次压缩信号计算获得了破坏波的传播轨迹,指出陶瓷中破坏波的形成传播机制主要由细观力学行为控制。进一步基于氧化铝陶瓷的细观扫描图像,构建了含晶相、玻璃相等细观特征的力学模型。数值模拟了冲击压缩下陶瓷材料的细观破坏过程,从细观层次分析了破坏波的形成传播机理。结果表明,陶瓷中破坏阵面的形成主要依赖于原生微缺陷在冲击载荷下的快速形核扩展过程,其传播特性满足扩散过程。     

爆炸冲击载荷下固支单向加筋板的动响应及破损特性研究

以半穿甲反舰战斗部舱内爆炸的毁伤与防护问题为背景,研究多根单向加筋板结构在爆炸冲击波载荷作用下变形破坏特点及规律。利用有限元软件LS-DYNA开展爆炸冲击波对固支单向加筋板的毁伤作用数值仿真计算,分析近距离爆炸条件下单向加筋板的破坏过程,得到了在爆炸冲击波载荷作用下单向加筋板的变形破坏模式和典型爆炸冲击波载荷下加筋板变形规律。结果表明：加筋板在整体剪切或塑形大变形条件下,其最大无量纲挠度分别与无量纲冲击载荷和加强筋相对刚度之间呈明显的线性关系;在载荷确定情况下,通过改变加强筋相对刚度和无量纲冲击载荷可以确定加筋板失效模式以及失效模式之间转化的临界区域。     

焊接温度对固态焊接中等效压缩变形的影响

以40Cr为研究对象进行了焊接温度对等效压缩变形影响的试验研究。试样尺寸Φ15mm×50mm,被约束在固定压头之间后加热,约束压应力55MPa,加热温度690-840℃,到温后保温5min卸载空冷,以试样相对缩短量为等效压缩应变ε。结果表明:当焊接温度θAc3时,ε随θ的升高呈线性增大,在Ac1-Ac3之间,ε随θ的升高而明显增大;ε-θ曲线在θAc3时的斜率,在Ac1-Ac3之间,ε-θ曲线近似呈S形。     

等离子体激励对飞行器流场影响的数值研究

针对传统飞行器控制方式的缺点,采用小尺度等离子体流动控制技术对飞行器流场影响进行研究。在前人的实验模型及飞行参数进行研究的基础上建立三维模型,采用数值仿真方法,研究了等离子体激励器位置和注入能量大小对飞行器流场及表面压力分布的影响。仿真结果表明：等离子体与边界层的相互作用可改变飞行器外部激波的初始结构,并在激励位置附近形成局部高压区;随着注入能量的增加,高压区峰值及作用范围分别扩大;等离子体激励产生的扰动具有三维传播特性,对飞行器侧壁面甚至对整个壁面周向压力分布产生影响。