线型聚能切割爆破的理论研究

通过对线型聚能爆炸切割器的高速碰撞问题建立不可压缩流体模型,推导获得了爆炸切割射流参数的解析解,将之与聚能破甲理论结合,详细分析了爆炸切割器的设计要点.文中系统地说明了线型聚能切割爆破的切割深度、切割器设计炸高、聚能罩最佳顶角、聚能罩材料等与切割器参数的关系.进而利用所建立的流体聚能切割理论模型,对聚能切割器顶部同步起...     

线型聚能切割器在工程爆破中的应用研究

以线型聚能装药切割器技术在某爆破工程中应用的实例,分析了线型聚能射流切割目标的原理及影响因素,提出了对于一般常用钢构件材料条件下工程爆破采用线型聚能切割器的参数设计方法,进而展望了此器材在工程爆破中应用的发展前景.     

线型聚能切割器在不同连接角度下切割能力的研究

分析了线型聚能装药的切割原理,通过试验研究发现,线型切割器在不同连接角度下,连接处和相连的切割器具有不同的切割能力,能够实现不同的切割效果。经过多次试验,得出线型聚能切割器连接角度大于等于45°时,能满足爆轰传播的条件,但接头处未切断钢板;而连接角大于等于90°时,切割器可以完全切断所要切割的部位。从而切割器的正确连接可减少工程雷管的使用数量,简化起爆网路、提高可靠性,对工程爆破的设计具有一定的参考价值。     

线型聚能切割器在不同连接角度下切割能力的研究

分析了线型聚能装药的切割原理,通过试验研究发现,线型切割器在不同连接角度下,连接处和相连的切割器具有不同的切割能力,能够实现不同的切割效果。经过多次试验,得出线型聚能切割器连接角度大于等于45°时,能满足爆轰传播的条件,但接头处未切断钢板;而连接角大于等于90°时,切割器可以完全切断所要切割的部位。从而切割器的正确连接可减少工程雷管的使用数量,简化起爆网路、提高可靠性,对工程爆破的设计具有一定的参考价值。     

半正方形罩线型切割器的数值模拟研究

半正方形药型罩也可以看作两个楔角90°楔形药型罩相对排列在一起而演化出的一种线型聚能装药结构。应用LS-DYNA非线性有限元软件完成了爆炸载荷下半正方形罩线性切割器形成射流过程的数值模拟。结果表明,半正方形罩线性切割器能形成一股片状扇形聚能射流;半正方形罩线型切割器形成射流存在一个初始射流二次汇聚的过程,二次汇聚形成的射流速度比一次汇聚射流速度提高了33%以上;半正方形罩线型切割器形成射流速度要明显高于普通线型切割器;随药型罩厚度的增加,半正方形罩线型切割器形成射流速度降低。     

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.     

线性聚能切割器切割钢板的实验研究

概述了聚能装药的切割原理和实验目的,介绍了实验所用的几种线性切割器的主要性能。根据聚能切割器切割钢板的实验,为上海钢铁厂钢结构厂房的切割爆破拆除选定了切割器类型。通过实验认识到,切割器的爆轰形成阶段,不能使钢板达到正常的切割深度。为此,当采用一端起爆时,切割器的起爆端必须超出钢板边缘一定长度,才能取得良好的切割效果。与普通外部装药爆破相比,应用线性聚能切割器具有节省炸药、切割快速、方便和降低成本等优点。     

桁架结构厂房房顶聚能切割爆破拆除

根据钢筋混凝土桁架结构厂房房顶的结构特点,在保证行车轨道等设施不被破坏的条件下,利用聚能切割技术对其关键部位实施切割爆破。施工中采用了双侧对称爆破切割方案,使房顶结构失稳并一次性塌落。本文介绍了线型聚能切割器参数设计、零炸高试验、起爆网路及安全防护措施,讨论了聚能切割爆破的设计和实施中应注意的问题。同时,简述了利用聚能切割技术拆除大型桁架式构筑物的效果和体会。     

56.5 m高压线铁塔线型聚能切割抢险拆除爆破

为了顺利拆除钢结构高危塔,根据铁塔周围环境和结构特点,基于理论计算并结合现场试验,通过多种拆除方案论证,决定采用线性聚能切割定向控制爆破进行抢险拆除,利用工业乳化炸药设计了一种聚能切割装置,并确定线型聚能切割器参数。结果表明,通过聚能爆破法切割11#铁塔底部角钢形成设计切口以及切割11#塔线缆与13#塔联结的U型环金具,采用工业电子雷管起爆网路及安全监测等技术措施,钢结构高压线铁塔最终按预定方向倾覆并倒塌触地,爆破产生的振动未造成滑坡体产生位移。本工程为国内首次高压线铁塔抢险爆破,可为类似工程爆破提供经验。     

线型聚能切割器切割靶板过程相似率的数值模拟

利用相似理论分析了线型聚能切割器(LSCC)切割钢靶板过程的相似参数,建立了该钢靶板的相似率关系。在此基础上以文献〔5〕中的线型聚能切割器为计算模型,应用ANSYS/LS-DYNA3D软件对其进行模拟,通过与试验结果对比证明了模拟的正确性。然后对满足模拟比的聚能切割器切割靶板的过程进行了模拟,对比分析了其射流头部速度及侵彻深度。结果表明,相似率模型在线型聚能切割器切割靶板过程中是成立的。     

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。     

线性聚能切割器切割钢索的试验研究及数值模拟

基于经典射流成型理论计算基础设计了线性聚能装药切割器,利用铜质药型罩切割器对100mm直径的桥梁钢索进行了切割试验,并利用LS-DYNA对线性聚能射流侵彻钢索进行了数值模拟。试验与数值模拟均表明,利用线性聚能切割器切割钢索进行定向爆破拆除是可行的。     

两点起爆双槽聚能装药的模拟及实验研究

为了研究双槽聚能装药结构中采用两点起爆方式对聚能射流的影响,运用数值仿真及实验论证相结合的方法,进行了两点起爆下聚能射流的形成及侵彻研究。模拟结果表明:LS-DYNA 2D有限元软件可以较好模拟出一点和两点起爆爆轰波波形、爆轰波的碰撞、聚能射流的形成,验证了爆轰波碰撞引起爆轰压力的大幅增大,两点起爆形成聚能射流速度和长度均大于一点起爆。实验结果证明在工业炸药双槽聚能装药中采用两点起爆方式能起到增强爆轰强度、增大聚能射流侵彻能力的效果。     

起爆形式对线性成型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三种起爆方式下线性成型装药射流形成差异进行了理论和数值模拟分析,得出了不同起爆方式下射流头部速度的大小关系、射流内部速度的分布规律。在此基础上进一步提出了三种起爆方式下线性成型装药切割目标的恰当的数值模拟方法。     

线性聚能装药侵彻深度的影响因素

为了研究民用膨化硝铵炸药为主装药的线性聚能切割的工艺参数,采用实验研究和三维数值模拟(ANSYS/LS-DYNA)相结合的方法,对以膨化硝铵炸药为主装药的聚能射流侵彻钢靶板过程的特点和规律进行了研究。对比各工况数值模拟结果与实验结果表明,2种方法的侵彻深度吻合较好,验证了拉格朗日-欧拉(ALE)方法的有效性,说明可采用此方法模拟射流的形成和侵彻。研究结果表明,采用民用膨化硝铵炸药作为主装药用于线性聚能切割时,在实验给出的工况条件下,炸高为40 mm,药型罩厚度为1.0 mm,药型罩锥角为80°时,可获得最大侵彻深度。     

带隔板线型聚能装药侵彻能力的正交优化

为了获得带隔板线型聚能装药最佳的结构参数,采用正交优化设计的方法,研究了药型罩楔形角2α、壁厚δ、装药高度H、隔板宽度a、隔板楔形角2β5个因素对线型聚能射流的影响,选取L25(55)正交优化表,利用LS-DYNA软件进行仿真计算,得到了5个因素对射流最大速度和射流长度影响的主次顺序,描述了各因素对射流两个指标的影响规律,获得了最佳的结构组合a3-2β2-H5-2α4-δ4。实验证明,该装药结构对钢靶的侵彻深度大于1倍药型罩口宽,提高了线型聚能装药的切割能力。     

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。     

双锥药型罩结构参数对聚能射流的影响

为探究双锥药型罩结构参数对聚能射流速度的影响,采用数值仿真模拟双锥型药型罩形成射流的过程。结果表明:双锥药型罩较单锥结构形成的有效射流更加密集,且形成射流的头部最大速度及射流平均速度均大于单锥药型罩。通过因素影响分析结果可知,大、小锥罩角度的变化对射流头部速度影响均显著,且大、小锥罩角度差距越大,形成射流的平均速度越大,同时还能保持较高的射流头部速度。双锥罩罩顶距壳体起爆点距离越小,形成的射流头部最大速度越大,且侵彻深度越深;距起爆点越远,形成射流的平均速度越大,侵彻扩孔能力越强。