利用冲击波速度间接测试超压值的可行性研究

在对现有冲击波超压测试方法和特点分析的基础上,为进一步准确测定弹药爆炸时产生的冲击波超压和冲量,提出了一种可行的间接测量冲击波超压的方法,即在求得冲击波速度的基础上,利用兰金一雨贡纽方程(Rankine-Hugoniot)求解冲击波超压,用该试验方法求得的超压值与压力传感器直接测量的超压值进行比对.由此来证明用冲击波速度测试超压这种试验方法的理论可行性.     

凹陷地形对固体推进剂近地爆炸冲击波影响的数值分析

固体火箭发动机推进剂爆炸冲击波超压测试试验中,爆炸后地形的改变会使冲击波的传播过程和压力分布发生改变,导致超压测量结果小于理论计算结果。为了研究推进剂爆炸后地形结构对冲击波压力的影响,利用Autodyn软件使用Lagrange/Euler耦合的方法,计算了距离地面高度为1 m的950 kg推进剂在平整和凹陷两种地形工况下,爆炸冲击波的压力分布和贴地位置冲击波的超压曲线。结果表明,当推进剂下方存在凹陷地形时,地形的反射作用使推进剂爆炸形成的半球状冲击波波面压力在半球的上侧较高,而在半球的近地侧较低;而推进剂下方平整时,推进剂爆炸形成的半球状冲击波在半球近地侧较高,而在半球上侧较低。推进剂下方有凹陷地形时,爆炸形成的冲击波在贴地位置的压力比推进剂下方平整时小,同一贴地测点的冲击波到达时间也滞后。推进剂下方有凹陷时,爆炸冲击波超压曲线小于推进剂下方地形平整的超压曲线,这个结果解释了工程试验中大炸坑的推进剂爆炸超压试验中,超压的实测数据小于理论计算和数值仿真的现象。     

挡墙对爆炸冲击波传播影响的数值模拟

基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法,采用有限元软件AutoDyn,对TNT 炸药地面起爆后,爆炸冲击波遇到挡墙时的传播规律进行了三维数值模拟。分析了炸药在自由空气中,刚性地面上,沙土地面上起爆情况下,对不同方向超压分布的影响,研究了当冲击波遇到挡墙时其迎爆面的超压和比冲量分布及冲击波绕射之后挡墙后方的超压和比冲量分布规律。分析结果表明:炸药起爆环境对冲击波超压有明显的影响,其影响程度随方向而定。爆炸冲击波遇到混凝土挡墙后将产生约2 倍于入射压力的反射超压;在比距离较小时,挡墙迎爆面的最大压力和比冲量均出现在挡墙底部。爆炸冲击波绕过挡墙之后将会发生环流汇聚现象,并且在冲击波相互碰撞下汇合处的超压较大。     

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。     

柱形爆炸容器内爆炸冲击波的传播规律研究

为了研究柱形爆炸容器内炸药爆炸冲击波的传播规律,利用空中爆炸传感器测量了不同药量和不同距离条件下冲击波压力时程曲线,发现实验测试值与传统的理论经验公式计算值存在较大误差。通过实验结果和理论分析,探讨了误差产生的原因,并对柱形爆炸容器内超压测试曲线出现多峰值超压的原因进行了分析。最后,基于实验测试结果及爆炸相似律原理拟合出适用于该环境下的冲击波超压计算公式,经过拟合修正后计算误差由70%~80%降至0.57%~15%。该研究可为爆炸容器的设计和应用提供理论参考。     

响水化工厂爆炸TNT当量估算

为了使人们更清楚地了解爆炸的危险性,需要对爆炸事件的TNT当量进行计算,以2019·响水化工厂爆炸事件为例,对该爆炸事件的TNT当量进行了估算。在分析此次爆炸原因的同时,对比分析了多种TNT当量的计算方法,确定此次爆炸事故以建筑物的破坏程度计算TNT当量。根据爆炸事故现场建筑物的破坏情况,先确定出在爆炸周边不同距离处空气冲击波的超压范围,再运用萨道夫斯基公式计算出不同距离处不同TNT当量炸药爆炸产生的空气冲击波超压,将计算值与确定出的空气冲击波超压范围值进行对比,最终确定出爆炸事故的TNT当量。估算此次爆炸事故的TNT当量在400～500 t。     

运动炸药近地爆炸冲击波场特性研究

为研究运动炸药近地爆炸冲击波场分布特性,运用AUTODYN软件对不同运动速度炸药近地爆炸过程进行数值仿真,地面超压峰值仿真结果与等效经验公式计算值符合程度较好。通过对扰动压力场、爆炸初始压力场以及地面特征位置峰值超压的对比分析,得到炸药运动速度对近地爆炸冲击波场分布的影响规律。研究结果表明:炸药运动速度对地面冲击波峰值超压有增益作用,随着炸药运动速度的增加该增益作用增强;炸药运动速度对地面峰值超压的增益作用随比例距离的增加逐渐减弱,3倍比例距离外可认为无明显差异。     

起爆方式对柱形炸药空爆冲击波场的影响

为研究起爆方式对柱形炸药爆炸能量输出的控制效应,运用AUTODYN软件对不同起爆方式作用下的炸药在空气中爆炸过程进行了模拟。通过对比分析参考位置的冲击波超压峰值,得到了起爆方式对爆炸冲击波场分布的影响规律。研究结果表明:比例距离小于5 m·kg-1/3时,起爆方式可改变爆炸冲击波场的局部分布形态,其在不同的方向和距离对冲击波超压影响存在差异;比例距离大于5 m·kg-1/3时,起爆方式对冲击波场分布基本无影响;柱形炸药长径比一定的条件下,同一起爆方式作用下的爆炸相似律仍然成立。     

一起硝酸铵爆炸事故的爆炸后果评价

对一起硝酸铵爆炸事故的后果进行了评价。本文通过对硝酸铵爆炸冲击波超压、爆炸产生的振动和飞散物距离的计算,并对照现场实际的破坏情况,提出这起爆炸事故应主要考虑冲击波超压对人员和建(构)筑物的损伤和破坏作用,同时还应考虑爆炸振动和飞散物的影响。     

近地面云雾爆轰超压场的数值模拟及其毁伤效应

采用爆炸动力学程序Object-MMIC数值模拟了FAE爆炸超压场的时空分布,分析了针对有生力量的冲击波毁伤半径及面积的变化规律。研究表明:云爆超压场可分为三个区,由爆炸中心向外分别为云雾爆轰直接作用区、爆轰产物和冲击波联合作用区及冲击波作用区;云爆冲击波的毁伤面积随固定云爆体积内总能量线性增加。     

防护条件下爆破冲击波衰减规律研究

在广州天河城西塔楼爆破之前,对近在10 m的玻璃幕墙安全性问题进行了论证.在目前还没有准确可行的计算爆破冲击波方法的条件下,从爆破冲击波对附近目标物的破坏机理入手,在室内对爆炸冲击压力进行了测试,模拟了在防护条件下爆破冲击波的衰减变化情况,并与在无防护条件下爆破冲击波衰减变化进行了同步对比,得到了在防护条件下爆破冲击波的衰减规律,指出近体防护材料的强度只要能够高出爆破冲击波的最大峰值,就能够有效地保护防护对象,这一结论在广州天河城西塔楼爆破拆除防护实践中得到了验证.     

多层差异性气泡帷幕对水下爆破冲击波的衰减效应的试验研究

为评估气泡帷幕产生的气水混合层对冲击波能量的衰减效应,设计了乳化炸药水下延期爆破试验,研究气泡帷幕对水下爆破冲击波的影响。以冲击波斜入射条件下波阻抗差异性为研究对象,设计多层差异性气泡帷幕。以距爆心12 m处帷幕前、后测点处的冲击波衰减率为评价指标,测得多排孔气泡帷幕前测点处的冲击波压力峰值为1.518 MPa和1.493 MPa,帷幕后测点处的冲击波压力峰值为0.026 MPa和0.034 MPa,冲击波综合衰减率为97.72%⁹8.29%。与陆上岩石爆破冲击波传播规律相比,水下爆破冲击波作用时间短,波阵传播速度快,冲击波压力更大,且传递过程中能量损耗少,传递效率高,同等爆破当量的条件下水下爆破对结构的损害更大。采用多层差异性气泡帷幕对水下爆破施工进行防护,可以在完成水下炸礁爆破施工任务的同时,不破坏水下生态环境。     

深孔间隔装药爆破对不同孔壁介质的影响

数值模拟研究了岩石、混凝土和土三种不同孔壁介质深孔间隔装药爆破时的扩孔特征、压力场、应力场、速度场和能量分布及传播衰减规律,还分析了间隔介质(空气和水)和起爆方式等对孔壁介质中冲击波传播规律的影响。研究表明:由于岩石、混凝土和土三种孔壁介质的波阻抗和可压缩性不同,导致爆破后分别形成"狼牙棒"型、"纺锤"型和"圆柱"型三种爆腔。与岩石和混凝土相比,在土体中的扩孔宽度分别提高约60%和约45%,土能缓解孔壁压力和等效应力、降低爆破振动效应、减缓爆炸冲击波的衰减速度和提高能量利用率,而在岩石和混凝土介质中,上述效果的差异性不太明显。与水间隔装药相比,在岩石和混凝土孔壁介质中采用空气间隔装药结构能降低约7%的孔壁压力。在岩石和混凝土孔壁介质中,采用底部起爆方式能够提高炸药的能量利用率,中部起爆方式能够减缓爆破振动效应,而在土体中并不明显。     

水下钻孔爆破的水击波特性研究

以天津海河广场桥水下桥墩爆破拆除为例,分析了水下钻孔爆破的水击波形成特征,并通过爆破区的水中冲击波压力监测,实测了不同距离处的水击波压力大小和变化规律,研究了浅水区水中冲击波压力幅值、正压作用时间等作用特性,得到了海河浅水区水击波传播衰减公式。研究成果对指导工程设计施工和环境安全评估具有指导意义。     

水下钻孔爆破的爆炸冲击波测试与分析

以厦门港古雷航道水下炸礁为例,分析了水下钻孔爆破的水击波形成特征,并通过爆破区的水中冲击波压力监测,实测了不同距离处的水击波压力大小和变化规律,研究了水中冲击波压力幅值、正压作用时间等作用特性,得到了水击波传播衰减公式。研究成果对指导工程设计施工和环境安全评估具有参考意义。     

采空区硐室爆破设计安全性预测与评估

采用微差爆破技术是控制和减小硐室爆破对周围建筑物和地下构筑物危害的有效措施。本文对德兴铜矿某采空区的硐室微差爆破设计进行了安全评估，地震波振速和空气冲击波超压计算结果表明，地表建筑物和地下构筑物都是安全的，爆破设计合理可行。爆破后除桃刀湾修理间部分玻璃被震碎外，其余均无损坏。同时证明，对矿山大型爆破设计进行安全性评估和预测爆破对周围环境的破坏是非常有益的。     

水下爆破破冰爆炸冲击波传播规律数值分析

利用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟研究水下爆破破冰过程中爆炸冲击波压力的作用特征和传播规律,对比分析在冰体覆盖的相对封闭条件和常规水下爆炸时水中压力变化的差异性。研究表明:爆炸冲击波产生的水压力以炸药为中心向四周传播,对冰面破碎起主要作用,被扰动冰体主要发生振动折裂。炸药周围近区压力初始峰值大体上相同,爆源远区相差较大,冰盖的存在减弱了爆破能量的耗散。对于相同集中药包,入水深度直接影响爆破破冰效果。和常规水下爆炸相比,在冰体覆盖的相对封闭条件下水中峰值压力较小,衰减速度较慢。     

应力波传播时爆破条纹图判读准则的检验

在一次爆破加载同时得到爆破模型动态等差线与等和线条纹图的基础上 ,采用部分改变物光光程的方法求得等和条纹的级数。为检验尚有争议的动态等差条纹级数判据 ,利用设计的一种应力波在边界反射后的爆破实验模型进行研究 ,解决了复杂条纹图的判读问题     

新疆高寒砾岩地区复杂环境下爆破震动研究与测试

阐述了在复杂环境下的爆破振动试验、控制措施和跟踪监测,通过现场模拟试验找出爆炸地震波在砾岩中的传播规律,通过对爆破全过程的跟踪监测和分析得出减震措施是非常有效的,所有的爆破施工都是安全的,未对灌浆帷幕造成任何破坏性影响.