某型机库桩基射流成孔仿真研究

为了采用聚能效应快速成孔技术解决某型机库桩基快速成孔的实际问题,基于聚能效应原理,结合桩基成孔需求,设计了聚能药包穿孔方案。在ANSYS workbench的DesignModeler建模平台进行了建模,在AUTODYN环境下对聚能药包快速穿孔方案进行了仿真。仿真结果显示:圆锥型药型罩聚能射流可以形成一定深度的孔,孔口整齐,"长葫芦"形状,为非理想"喇叭口";整个射流形成的孔深为1 279mm,孔径58mm;射流在穿孔过程中出现了"断裂"与"颈缩"现象,说明射流过程产生了振荡而"失稳",一定程度上影响射流穿孔深度,但能够达到工程要求。聚能射流穿孔速度快、质量好,不受地理条件影响,是某型机库桩基快速成孔理想技术,对于军事装备快速部署具有实际意义。     

不同装药结构的双向聚能药包爆破数值研究

为了对比不同装药结构的双向聚能装药爆破效果、更好地指导工程实践,基于ANSYS/LS-DYNA的SPH和ALE方法,在保证椭圆长短轴比为15∶11、长轴为30 mm的情况下,研究了聚能管材料分别为紫铜和PVC时椭圆双极线型双向聚能药包爆破随锥角的变化规律,同时分析不同外壳形状对聚能射流的影响。结果表明:药型罩为紫铜的情况下,随着椭圆双极线型聚能药包锥角不断减小,装药面积逐渐减小,但聚能射流头部速度增大;随着药型罩锥角不断减小,用于形成杵体的药型罩质量增大,用于形成射流的药型罩质量有所下降;聚能管材料为PVC时与聚能管为紫铜聚能药包爆破的变化规律基本一致;椭圆+直线型外壳和椭圆型外壳形成的聚能射流头部速度基本一致,但前者相对后者节省药量,此外两者形成的射流头部速度相对直线型外壳的要小;SPH和ALE两种算法实现的计算结果趋于一致,表明采用数值模拟方法的有效性。研究结果对线型聚能装药结构及参数优化具有一定的指导意义。     

端面效应对椭圆罩线型切割器射流成型的影响

为了研究端面效应和装药长度对椭圆形罩线型聚能装药射流成型性能的影响特点和规律,运用ANSYS/LS-DYNA对方案进行了三维数值模拟,获得了不同时刻射流的成型图片。结果分析表明:端面效应使得装药形成的射流质量和速度均有一定程度的下降;在装药长度不同的条件下,端面效应对射流成型的影响也不同;当装药长度小于20 mm时,基本不能形成射流;当装药长度大于20 mm小于80 mm时,对于某一装药长度,形成的射流最大速度逐渐增大至某一固定水平,装药长度范围内可以形成比较稳定的射流。为了尽量降低端面效应对射流成型的不利影响,装药长度需要大于80 mm。研究成果可以为线型聚能装药射流成型的理论研究和装药结构的选择提供参考。     

线型聚能切割器水下切割钢板性能的数值模拟研究

借助ANSYS/LS-DYNA软件对线型聚能切割器水下切割钢板性能的影响因素进行了数值模拟研究。重点分析了水介质、有无药型罩和带有空气槽对射流侵彻靶板的特性影响。结果表明:聚能槽内的水介质会阻碍射流的形成,严重影响切割性能;带有空气槽的切割器可以提供射流形成的空间,大幅提高射流的侵彻能力;通过对无药型罩切割器水下切割钢板的数值计算,得到的钢板侵彻深度可达15.3 mm,相比有药型罩时,无药型罩的切割深度有了很大提高,侵彻深度大约是有药型罩的3倍,接近空气中线型聚能切割器对钢板的切割深度17.2 mm。     

药型罩与炸药间距对聚能装药能量输出的影响

为了满足反恐行动中破门破障类爆破器材威力可调节的要求,解决现有设计及方案无法根据目标快速调整的问题,提出通过调节药型罩与炸药间空气距离的方式对聚能装药威力进行快速调节的方案。利用数值仿真及理论验证的方法,对两种锥角结构且不同药、罩间距状态下的聚能装药能量输出进行了计算及理论分析。结果表明,随着聚能装药结构中药型罩与炸药间距的增加,射流的侵彻深度明显降低。当间距高度大于0.5D(D为装药直径)时,侵彻深度降低至原始侵彻深度的20%以下。该方案可以稳定地调节聚能装药的威力,为工程设计人员提供方案支持。     

不同装药结构的双向聚能药包爆破数值研究

为了对比不同装药结构的双向聚能装药爆破效果、更好地指导工程实践,基于ANSYS/LS-DYNA的SPH和ALE方法,在保证椭圆长短轴比为15:11、长轴为30 mm的情况下,研究了聚能管材料分别为紫铜和PVC时椭圆双极线型双向聚能药包爆破随锥角的变化规律,同时分析不同外壳形状对聚能射流的影响.结果表明:药型罩为紫铜的情...     

环状聚能爆炸切割器水下性能研究

简要说明了环状聚能爆炸切割器的原理和使用环境.提出了环状聚能药包的设计方法.着重对炸药类型的选择、环状药型罩的材料及几何参数的确定作了说明.根据理想流体射流运动的关系式,计算得出了爆炸切割器在水下爆炸后的射流速度.并在水下进行了爆破性能试验,试验证明采用环状V型聚能药罩能达到切断或破损水下柔性索链的目的,并且环状聚能爆破在水下一定范围内能同时有效地破损水下多个目标.     

冻土爆破穿孔数值模拟与试验验证

为提高冻土爆破效率,采用新型聚能爆破穿孔技术,利用专业爆破软件对冻土进行爆破穿孔数值模拟,结合冻土聚能穿孔和爆破试验验证,研究解决冻土穿孔和抛土爆破的关键技术难题。验证结果表明:数值模拟能取得聚能爆破的近似结果,使用球缺形及新型材料制作的聚能穿孔器有利于对冻土的侵彻,形成的直筒形爆破孔能够满足装药爆破、特别是串联随进型装药爆破的要求,而且可通过变换炸高适当调整穿孔深度,在接近于冻土和非冻土界面处装药爆破可取得更有利的爆坑形状。     

线性聚能射流作用下岩石裂纹扩展数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立楔形药型罩厚度为0.2cm,锥角分别为45°、60°、90°,炸高为4cm的三种线性聚能药包劈裂岩石的数值模型,对比分析三种不同锥角聚能药包劈裂岩石的裂纹扩展情况。结果表明:当药型罩锥角为45°时,岩石形成较为完整的断裂裂纹,且对劈裂过程进行力学分析得到岩石裂纹扩展方向是由射流作用在岩石内部的拉应力集中程度决定的,可为聚能射流在抢险工作中以及不打孔定向破碎岩石的应用提供参考。     

线性聚能射流作用下岩石裂纹扩展数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立楔形药型罩厚度为0.2cm,锥角分别为45°、60°、90°,炸高为4cm的三种线性聚能药包劈裂岩石的数值模型,对比分析三种不同锥角聚能药包劈裂岩石的裂纹扩展情况。结果表明:当药型罩锥角为45°时,岩石形成较为完整的断裂裂纹,且对劈裂过程进行力学分析得到岩石裂纹扩展方向是由射流作用在岩石内部的拉应力集中程度决定的,可为聚能射流在抢险工作中以及不打孔定向破碎岩石的应用提供参考。     

石油射孔弹爆轰波间叠加和干扰对射流的影响研究

采用动力学有限元程序,模拟分析了某种型号的石油射孔弹在不同孔密下顺序起爆、爆轰波的相互叠加和干扰对聚能射流的影响,并计算出爆轰波叠加和干扰影响下聚能射流的偏转角度,为射孔枪的盲孔定位设计提供参考。     

等壁厚球缺形装药结构优化设计?

针对串联战斗部前级装药兼顾侵深与开孔的要求,采用正交试验的极差分析方法,结合射流成型及侵彻钢靶的数值仿真结果,分析药型罩结构参数对于杆式射流侵彻性能指标影响的主次顺序,发现当相对壁厚值为3.4%时,侵彻深度达到最大。找到了一定侵彻深度条件下(1.7D),开孔能力最佳的等壁厚球缺罩结构参数的最佳组合(h=0.045D,r_1=0.579D)。简单提出了等壁厚球缺罩的设计方法,并进行了侵彻钢靶的静爆试验。数值模拟结果与试验结果吻合较好。研究结果为聚能装药技术的进一步研究提供了参考依据。     

线型聚能切割器爆破拆除钢结构烟囱的优化设计

以一座120m高钢结构烟囱爆破拆除工程为研究背景,为获得该工程中所用线型聚能切割器较优的结构参数组合,采用正交优化设计的方法,研究了线型聚能切割器罩顶角2α、母线长dm、罩壁厚δ和炸高H四个主要因素对聚能射流的影响,选取L27(313)正交优化表,以射流侵彻钢板最大深度Yi作为评判指标,利用LS-DYNA有限元分析软件进行数值计算,得到4个因素对评判指标Yi影响的主次顺序,获得了最佳的结构参数组合:罩顶角2α取90°、母线长dm取25mm、罩壁厚δ取1.0mm、炸高H取10mm。将优化后的线型聚能切割器应用于实际工程中,效果良好,符合工程要求。     

岩石控界切割锥形聚能射流的优化设计及试验

对聚能装药形成射流冲击岩石展开研究,通过线性聚能装药和锥形罩聚能装药的爆炸破岩对比试验、数值模拟以及岩石断裂力学分析认为,采用锥形罩聚能装药结合初始裂纹形式时,能量利用率更高,能对岩石产生更好的劈裂效果。为得到高速锥形射流,运用正交分析和数值仿真对聚能装药进行了优化设计,优化后的锥形罩聚能装药的参数为:炸高15 mm、药型罩锥角84°、药型罩厚度1.35 mm。优化后的岩石劈裂试验中,两个锥形罩聚能装药同时爆炸作用于岩石,在初始裂缝的引导下形成了长度达120 cm的定向平直裂纹。该试验验证了多点锥形罩聚能装药应用于岩石控界切割技术的有效性,可应用于精细化要求的边界控制爆破。     

聚能锥角对线性聚能爆破致裂岩体效果的影响

为研究不同聚能锥角下线性聚能爆破致裂岩体效果,在巷道岩壁开展了5种聚能锥角(40°、50°、60°、70°、80°)下的聚能爆破和岩体损伤测试试验,数值模拟了不同聚能锥角形成的聚能射流。结果表明:线性聚能爆破定向致裂岩体效果显著,聚能方向损伤增量显著大于非聚能方向;聚能锥角为40°时致裂岩体效果最好,最大损伤增量达0.93,裂纹扩展深度和长度较大,50°、60°、70°和80°聚能锥角时,最大损伤增量、射流压力、射流长度、射流头部速度、射流尾部速度等均随聚能锥角的增大而减小,致裂岩体效果逐渐减弱。     

线性聚能装药结构的数值仿真优化

以药型罩开口50 mm为例,利用LS—DYNA对线性聚能装药侵彻钢板的性能进行了数值模拟,通过对装药结构多次正交优化,得到的最终设计方案为三锥形外锥的药型罩,并得到了对应的装药结构,使数值仿真的侵彻过程中射流没有拉断现象,侵彻效果超过了药型罩母线长度的2倍以上(药型罩开口的1.5倍以上)。     

线型聚能切割索在拆除爆破中的应用

作者通过线型聚能切割索对不同介质爆破切割模型试验，进而应用于爆破拆除地下钢筋混凝土管，取得了良好破碎效果，并提出了线型聚能切割索产生金属射流对非均质复合爆破机理探讨，为扩大聚能切割索的应用提供了一定的理论依据。