不同长径比柱形装药水下爆炸冲击波演化规律

为分析药柱形状对水下爆炸冲击波演化的影响。针对圆柱形装药中心起爆问题,在理论上建立了炸药与水交界面上初始冲击波压力及其传播方向的二维计算方法,借助于AUTODYN有限元计算程序开展了长径比1:2～10:1的圆柱形TNT在无限水域爆炸的数值模拟,并开展了长径比为1:1和2.6:1的圆柱形TNT的水下爆炸试验;对比理论、仿真和试验结果,验证了理论模型的合理性和数值模拟的有效性,分析了柱形装药水下爆炸冲击波的传播规律,重点分析了药柱长径比对不同爆距处冲击波压力分布及传播方向的影响。结果表明：圆柱形装药水下爆炸后,冲击波波阵面逐渐从柱形趋向椭球型再趋向球型,当冲击波传播至10倍无量纲爆距时高压区的转移结束;当长径比大于1:1时,炸药轴向(端面)的冲击波压力衰减速率大于径向(圆柱面)的衰减速率,冲击波峰值压力随着方向角的增大而单调增长;在1:1～5:1的长径比和20倍无量纲爆距范围内,增大药柱长径比可定向增强炸药径向的冲击波压力,药柱的形状对冲击波压力分布影响随着爆距增大而减小。     

多点同步内爆炸下典型舱室的毁伤特性

根据等效缩比原则,设计了某舰船舱室的1:8等效缩比模型,进行双点装药同步内爆炸试验,对比分析了双点装药同步内爆炸和单点装药内爆炸的爆炸效应特征,研究了这两种爆炸对缩比舱室的毁伤情况。结果表明,双点装药同步爆炸时,冲击波在装药中心面上相互叠加,冲击波冲量效应比同药量单点爆炸显著增加,可有效提高对该类舱室的毁伤能力。     

小水池黑索金水下爆炸能量测试影响因素的研究

介绍了小水池炸药爆炸能量测试法,分析了小水池边界效应对测试结果的影响,提出了比气泡能的修正公式。实测了长径比为2.1～2.7,装药密度为1.30g/cm~3的4～11g黑索金圆柱形药包的爆炸能量。研究结果表明:小水池测量的黑索金药包爆炸总能量为其爆热的95％以上。     

岩石中爆炸应变波信号测试与分析

针对岩石爆破过程中爆炸应变波信号易失真、难测试的特点,建立了一套稳定可靠的超动态应变测试系统.实测了小药量耦合装药在岩石模型中爆炸产生的径向爆炸应变波信号,得到了装药爆炸应变波形的特点以及应变峰值与药包长径比、药量、相对距离的变化关系.试验结果表明:(1)岩石爆破过程中爆炸波综合作用时间约为10μs,表现出初始以压应力为主,持续的压、拉应力交替现象,爆炸加载应变率以104 s-1的数量级变化;(2)药包长径比和药量的变化对应变峰值变化幅度影响在爆源近距离处较大,在相对距离大于45后影响较小;(3)长径比大的药包的爆炸能量对介质作用较为分散,有利于提高炸药的能量利用率.     

模拟破片杀伤战斗部空爆冲击波与高速破片群联合作用的等效试验方法

破片杀伤战斗部空爆冲击波与高速破片群联合毁伤作用下目标结构的毁伤特性、防护效能等是当前防护领域的热点和难点,但目前的试验研究手段和方法存在不足,为此,提出采用等效缩比战斗部(其原理为炸药爆炸驱动预制破片分散)来模拟破片杀伤战斗部,可作为进行空爆冲击波与高速破片群对防护结构的联合毁伤作用的实验方法。在确定防御目标战斗部、防御目标弹丸和几何缩尺比的基础上,根据爆炸力学相关经验公式,提出了求解等效缩比战斗部的装药和预制破片的相关参数的等效计算方法。该等效试验方法考虑了多破片侵彻的增强效应以及与爆炸冲击波的联合毁伤增强效应,且等效计算方法参数较少、简单实用。     

近地面爆源爆炸成坑效应的数值模拟研究?

为研究爆炸案件中近地面爆源的爆炸成坑过程及爆坑形成影响因素,得到近地面爆源爆炸痕迹反演规律,利用非线性动力学软件AUTODYN对土壤地面在爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值模拟研究,得到了土壤表面爆坑的形成过程及药量、炸高等影响因素对爆坑参数的影响规律。计算结果表明,爆坑形成的最初阶段,爆坑深度扩张速率最大,并随时间推移逐渐减缓,最终趋于稳定;当炸高确定时,爆坑深度随药量增大而增大,且爆坑深度与药量的立方根之间呈线性关系;当药量确定时,爆坑深度随炸高增大而减小,且爆坑深度与炸高呈线性关系;相对爆坑深度与相对炸高之间具有线性关系。     

侵爆作用下混凝土靶破坏效应试验与数值模拟

基于混凝土靶体的中低速侵彻后浅埋爆炸试验,开展装药长径比为5的混凝土预留孔爆炸、侵彻后裸装药爆炸及侵彻后带壳装药爆炸数值模拟研究.对比数值模拟与试验结果,验证了数值模拟模型及参数设置的合理性.结合数值模拟结果及量纲分析方法,确定了影响侵彻后带壳装药爆炸毁伤效果的主要影响因素.对比预留孔爆炸及侵彻后爆炸毁伤效果,分析了侵...     

球缺型EFP毁伤混凝土墙试验与数值仿真研究

为深入研究混凝土类目标在聚能装药作用下的侵彻效应和毁伤机理,设计一种大口径Φ120 mm球缺型EFP聚能装药,开展不同炸高下毁伤大尺寸混凝土墙试验。基于修正参数的RHT模型进行数值仿真,仿真结果与试验数据的最大相对误差为9.8%,表明RHT模型的修正效果较好,数值模型可靠。在此基础上,分析炸高对毁伤效果的影响,并对EFP侵彻体与爆炸冲击波的联合毁伤元特性进行研究。结果表明：所设计的EFP聚能装药毁伤混凝土墙时,能够形成具有较大直径和深度的漏斗坑;炸高为20～60 cm时,随着炸高的增大,漏斗坑直径逐渐减小,漏斗坑深度呈先减小再增大再减小,并逐渐稳定的趋势;炸高为20 cm(1.67倍装药直径)时,能够获得直径和深度都较大的漏斗坑,此时漏斗坑直径为6.83倍装药直径,漏斗坑深度为2.30倍装药直径;EFP侵彻对漏斗坑的形成起主导作用,在一定炸高范围内,爆炸冲击波对漏斗坑直径有增大作用,其与EFP侵彻体的耦合能够在一定程度上提高漏斗坑深度。     

纤维增强攻坚战斗部在混凝土中爆炸威力试验研究

为考核纤维增强攻坚战斗部在混凝土中的爆炸毁伤效应,对裸装药、复合材料壳体、钢壳体装药在混凝土靶中的爆炸破坏效应进行了对比试验研究。试验结果表明,同样装药情况下,裸装药爆炸产生的破坏区域大于复合壳体及钢壳体装药;复合材料壳体装药在阻抗匹配方面要比钢壳体装药好,更利于爆炸冲击波的传播;同样装药情况下,复合材料壳体装药爆炸对靶体爆炸驱动有效能量大于钢壳体装药。     

装药位置对震塌高度的影响

装药位置对爆炸作用有重要影响,是爆炸工程和战斗部终点效应研究中的课题之一。本文通过数值计算来模拟半无限的岩石介质中炸药对在地下的10m处拱形工事的毁伤情况。研究了在相同装药质量情况下装药位置对毁伤情况的影响,得到地下爆炸载荷下岩石工事周围的动力学响应,以及装药为2kg、爆源距工事顶端分别为3、5、7m时爆炸对工事顶部产生的塌落高度。     

装药位置对震塌高度的影响

装药位置对爆炸作用有重要影响,是爆炸工程和战斗部终点效应研究中的课题之一。本文通过数值计算来模拟半无限的岩石介质中炸药对在地下的10m处拱形工事的毁伤情况。研究了在相同装药质量情况下装药位置对毁伤情况的影响,得到地下爆炸载荷下岩石工事周围的动力学响应,以及装药为2kg、爆源距工事顶端分别为3、5、7m时爆炸对工事顶部产生的塌落高度。     

圆柱形战斗部破片速度及等效装药特性研究

针对反舰武器战斗部对舰船结构毁伤效应的爆炸破片与冲击波两者具有的相关性,对战斗部壳体在爆轰产物内压作用下的膨胀过程进行分析,并结合壳体形成破片的应力准则推导出与壳体材料强度及装药特性参数相关的破片速度计算公式;通过对壳体内装药径向膨胀过程的动量分析获得与装药尺寸有关的等效裸装药计算表达式;结合圆柱形战斗部爆炸实验给出计算算例。     

静动爆火球分布特征研究

在实际作战过程中,弹药主要以动爆的形式对目标产生毁伤作用,因此,研究弹丸在运动状态下的火球分布特征对目标的毁伤效应分析更具有实际意义.利用高速摄像机采集静爆和同等条件下的模拟动爆火球爆炸过程视频,试验中弹药TNT当量为9.53 kg,装药的运动速度设置为335 m/s、 680 m/s、 930 m/s,利用图像处理获取火球轮廓、几何尺寸、质心迁移轨迹,并通过对比分析定量研究不同装药速度下火球分布表征参量之间的差别.结果表明,爆炸火球受装药运动速度的影响较为明显,主要体现为:静爆火球呈较规则的球体分布,而动爆火球受装药运动速度及弹丸攻角的影响,使得动爆火球向着弹丸运动速度的正方向迁移,呈现为椭球体分布状态;通过对静、动爆火球图像质心运动轨迹进行分析,得出可通过火球图像质心迁移状态来区分静爆和动爆.     

管片衬砌结构在接触爆炸荷载作用下的毁伤特性分析

根据相对于结构的装药起爆位置,可将爆炸分为空爆和接触爆炸,针对管片衬砌结构的抗内部接触爆炸能力进行研究。由于管片衬砌的拼装特点,分析认为接头区和单段完整管片接触爆炸的响应可能显著不同;对此,首先对埋置于土中的全比例钢筋混凝土管片衬砌进行了不同装药位置的接触爆炸试验。试验结果表明,装药在管片接头区时管片的破坏范围和程度明显大于装药在管片中心区域;为进一步分析试验结果,利用LS-DYNA软件进行了有限元模拟分析计算,数值模拟结果验证了试验现象,并通过参数分析研究了管片接头特征对衬砌结构破坏效应影响的规律性。     

带壳装药壳体厚度对混凝土爆破毁伤效果的影响

根据混凝土中爆炸冲击波初始压力经验公式和C-J爆轰理论,用AUTODYN软件对带壳装药在混凝土中爆炸进行数值模拟,计算了不同壳厚下爆炸冲击波的初始压力值,得到带壳装药混凝土中爆炸冲击波初始压力的拟合公式,分析了冲击波初始压力随壳体厚度与装药半径比的变化规律.另外,从爆炸能量和爆炸冲击波的比冲量两个角度分别研究了壳体厚度对混凝土毁伤效果的影响.结果表明:当壳厚为0.5 ～2 mm时,爆坑体积较裸装药时增大,毁伤效果也较好;但当壳厚大于2 mm时,爆坑体积逐渐变小,毁伤效果也将变差.     

脉冲荷载作用下土中浅埋钢筋混凝土框架直剪破坏分析(Ⅱ.应用)

本文应用文献[5]所提出的计算方法，分析了集团装药爆炸条件下土中浅埋框架迎爆面构件的动力响应及破坏模式，并分析了影响结构直剪破坏的因素。最后通过大量计算，给出了集团装药爆炸条件下土中浅埋钢筋混凝土框架发生直剪破坏的条件。     

基于体积填充法的弹体侵爆一体毁伤效应研究

弹体侵爆一体试验很难区分侵彻和爆炸两种荷载的毁伤权重，目前亦未有较成熟的方法模拟弹体侵彻动爆一体的全过程。针对此问题提出一种基于体积填充法的弹体侵爆一体数值模拟方法，在背景网格中通过体积填充生成炸药材料，同时赋予其与弹壳相同的初始速度，设置流固耦合算法约束弹壳与炸药协同变形和运动，同步侵彻目标介质后静态或动态起爆炸药。利用经验公式对惰性弹侵彻过程进行了模型验证，完成了侵彻静爆一体和侵彻动爆一体全过程数值模拟，给出混凝土介质内部压力场、表面成坑和成坑深度的变化规律，量化分析了侵爆一体过程中侵彻和爆炸两种荷载的毁伤权重。结果表明：当侵彻静爆一体时，目标介质内未消散的侵彻波场会与爆炸冲击波场叠加，其压力峰值较侵彻后装药静爆的单一爆炸波场有所提高，但不明显；当侵彻动爆一体时，炸药的动爆效应使得介质内爆炸冲击波场呈现出不规则的球形分布，速度方向峰值压力提高20%以上，在固定着靶速度的情况下，起爆时间越晚，表面成坑越小，成坑深度越大；在固定起爆深度的情况下，着靶速度越大，表面成坑越小，成坑深度越大。     

含铝炸药在混凝土中爆炸效应的数值模拟研究

优化炸药配方可提高炸药对混凝土介质的爆炸毁伤效应。通过数值模拟方法研究球形装药在无限域混凝土中的爆炸效应,用JWL状态方程和Miller反应速率方程描述RDX基含铝炸药的产物膨胀和反应过程,比较了含铝炸药在混凝土介质中爆炸后形成的空腔半径和粉碎区半径。结果表明,数值模拟结果与理论估算值吻合较好,含铝炸药比理想炸药做功能力强,毁伤效应明显;含铝量小于20%时,爆炸形成的空腔半径和粉碎区半径的大小关系为:RDX/AL20>RDX/AL10>RDX。     

带壳装药爆炸毁伤混凝土的数值模拟

为研究壳体对混凝土毁伤效果的影响规律,运用AUTODYN-2D对裸装药和不同厚度钢壳装药爆炸毁伤混凝土进行了数值模拟,结果表明,裸装药爆炸毁伤混凝土后的有效破坏区半径R2值比薄壳体时的小,但比较厚钢壳体时的大,这与试验结果吻合.壳体的存在对于最终毁伤效果的影响,视钢壳体的厚度而定.     

基于效应靶法评价爆炸冲击波毁伤的数值仿真

为反映爆炸冲击波对目标结构破坏程度的总体毁伤评价,建立了基于效应靶评价爆炸冲击波毁伤的方法.应用有限元动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,对效应靶在爆炸冲击波下的变形响应进行数值模拟研究,得到了挠度分别与炸距及TNT当量的函数关系,结合冲击波能量谱发现了自振频率对效应靶毁伤的影响,研究成果为战斗部爆炸冲击波的毁伤评价提供了依据和参考.