混凝土密闭介质内爆炸破坏效应的研究进展

就目前已有的研究成果进行分类对比,从爆轰产物状态方程、混凝土材料动态力学性能和数值计算方法等方面进行讨论,分析混凝土动态本构模型、数值方法的优缺点及适用条件,给出内爆炸相关模型和数值方法的发展趋势和方向,为深入、细致地描述混凝土密闭介质内爆炸过程,开展内爆炸破坏效应的评估提供参考依据。     

破片形状对复合靶抗侵彻性能影响的实验研究

采用系列弹道实验,研究了双层钢/铝爆炸复合靶在不同形状破片侵彻作用下的毁伤机理和抗侵彻性能。实验采用14.5 mm滑膛枪发射直径6 mm的钢质球形破片和边长4.2 mm的钢质立方体破片。基于实验结果,分析了不同形状破片侵彻下靶板的毁伤机理和破坏模式,讨论了破片形状、动能及靶板厚度分布等因素对复合靶抗侵彻性能的影响。结果表明:在球形破片和立方体破片的侵彻作用下,钢面板发生剪切冲塞破坏,铝背板发生延性扩孔破坏;复合靶板抗立方体破片侵彻性能优于抗球形破片侵彻性能;在球形破片的侵彻作用下,当靶板厚度一定时,复合靶板的抗侵彻性能随钢面板与铝背板厚度比的增大而提高,对于立方体破片则相反。     

接触爆炸作用下SFRC破坏效应研究

采用试验与数值模拟的方法研究了SFRC的接触爆炸破坏效应,数值模拟的破坏效应与试验结果吻合较好。分析得到SFRC中的钢纤维含量是影响其爆破破坏效应的主要因素,钢纤维的含量不但影响SFRC的破坏参数,而且影响其破坏形态。以及压缩破坏系数Ka。     

钢筋混凝土板在爆炸作用下的破坏研究

采用LS-DYNA970中药束自由度的方法,建立了钢筋混凝土板的有限元计算模型,用流固耦合方法和加栽爆炸函数的方法,进行了爆炸加栽下的数值模拟研究,研究表明在加载面上删除失效单元不多的情况下,采用加载爆炸函数法可以得到与流固耦合法相近的结果.采用约束自由度方法建立的钢筋混凝土模型简化了建模过程,计算精度与固结法相同.计算结果和文献中实验结果基本符合,约束自由度法用于钢筋混凝土结构在爆炸载荷下的数值模拟是简便可行的.     

混凝土中爆炸的破坏效应数值模拟

根据混凝土介质在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏特性,利用LS—DYNA程序流-固耦合算法,使用能够反映拉伸破坏的Tayler-Chen—Kuszmand（TCK）和反映压缩破坏的Tayler-Chen-Kuszmand（TCK）材料模型,通过建立混凝土有限元模型,进行混凝土在内部爆炸载荷作用下毁伤破坏效应的数值计算分析．数值计算能够很好地模拟钢筋混凝土内部爆炸时中心爆炸空腔压缩面和自由面的拉伸层裂破坏过程．     

机库内爆炸效应的数值模拟研究

利用自编程序MMIC3D建立了机库的三维数值模型,采用三维Youngs界面技术对战斗部侵彻机库后发生爆炸情况下的流场分布进行了三维数值模拟。采用后处理软件Visc3D分析了冲击波在机库内的分布情况,在与实验结果对比的基础上,给出了不同关键点的压力曲线和一些规律性的仿真结果,并且通过计算结果的动画处理,清晰地看到战斗部在机库内部爆炸后所形成冲击波的传播规律。这些结果与规律基本符合物理现象和理论分析,对爆炸场近、远场的物理过程及其效应有了深刻的认识和理解,这对于如何高效毁伤机库内的飞机、人员以及相关设施具有重要的参考价值。     

爆炸冲击波在酚醛层压材料中衰减特性的实验研究

为研究药柱爆炸冲击波在酚醛层压材料中的衰减特性,利用锰铜压阻传感器,测量了药柱爆轰输出冲击波经不同厚度酚醛层压材料隔板衰减后的冲击波压力,并计算得到冲击波波后质点参数。结果表明:药柱爆轰输出冲击波经酚醛层压材料隔板传播时,其峰值压力随隔板厚度增加呈指数型衰减,通过对实验数据的拟合,得到酚醛层压材料中的冲击波衰减规律。     

球形爆炸容器动力响应的实验研究

对一真实结构的球形爆炸容器在内部爆轰加载下的动力响应进行了实验研究,通过监测容器6个特征点的动态应变波形,分析了容器壳体的振动特性和动力学强度。研究结果表明,容器的强度设计是合理的,其动静转换的工程设计方法得到了实验的检验。     

Al-HMX混合炸药爆炸场温度的实验研究

为使硝胺类输出药获得较好的点火性能,在配方中添加点火能力强的苦味酸钾制成混合药剂,设计了三种配方,并进行了点火性能试验,得到点火延迟期分别为1.79,2.11,3.05ms.结果表明,加入苦味酸钾可以缩短输出药点火延迟期和压力上升时间.由最小自由能原理计算和密闭爆发器试验,得到三种配方的火药力和压力冲量都在544kJ·kg－1和4kPa·s左右,表明组分中硝胺含量保持10%不变,改变苦味酸钾含量,药剂的作功能力变化不大.     

环境湿度对铝粉爆炸特性参数影响的实验研究

为全面评估铝粉爆炸的危险性,在爆炸罐内进行了环境湿度对铝粉爆炸影响的实验研究。分别得到了33%、60%和90%相对湿度下铝粉爆炸的最大爆炸压力和最大压力上升速率值。结果表明:环境湿度对铝粉爆炸有显著的影响作用,而这种作用与浓度有关。当铝粉浓度较低时,随着环境湿度的增加, 最大爆炸压力和最大压力上升速率值先增加后减小;而浓度较高时,最大爆炸压力和最大压力上升速率值则随着环境湿度的增加而明显增加。同时通过对实验数据的非线性拟合,得到了3 种环境湿度下最大爆炸压力和铝粉浓度之间的DoseResp 函数关系。该研究可作为铝粉爆炸危险性评估的参考。     

动能毁伤弹丸撞击多层靶板的区域性毁伤特性研究

为研究动能毁伤弹丸对航天器内部结构的毁伤特性,提出了一种穿透航天器外壳后区域性散布毁伤元的动能毁伤弹丸。根据空间卫星的结构特点设计了多层等效靶板,进行了动能毁伤弹丸撞击多层靶板的验证试验。对试验过程进行有限元动力学仿真,并将仿真结果与试验结果进行一致性对比,采用该模型研究了不同形状毁伤元的毁伤特点。研究结果表明:动能毁伤弹丸在穿透2 mm厚铝板后弹壳破碎释放毁伤元,且不会穿透最后一层靶板产生额外空间碎片,毁伤方案的可行性较高; 不同形状毁伤元中球形毁伤元毁伤内部结构的效果最好,立方体毁伤元穿透外壳的效果最好。     

不同头部形状弹体侵彻混凝土的试验研究

为研究弹体头部形状对侵彻性能的影响,对不同弹头部形状的弹体侵彻混泥土进行试验研究。设计平头型和卵形型2种不同类型的头部结构,基于DOP(depth of penetration)方法进行试验对比分析。结果表明：卵形结构弹体具有更好的侵彻性能,其稳定侵彻弹洞平直、弹道稳定、弹体结构抗弯刚度良好,卵形弹体头部越尖,侵彻性能越好。该研究可为弹体结构设计提供一定帮助。     

地基材料对混凝土道面下爆炸破坏效应影响的数值分析

采用非线性有限元软件AUT()DYN对不同地基条件下混凝土道面下爆炸破坏效应进行了数值模拟,得到了不同地基情况下应力波在混凝土中随时间和位置的变化规律以及损伤区域分布.结果表明,当炸深较大时,高阻抗地基情况的混凝土道面的损伤加剧,破坏效果的主要特征参量,如漏斗坑半径、隆起高度和速度较低阻抗地基情况明显增加;但地基影响随着炸深的减小而逐渐减弱.     

线性聚能切割器的应用研究

为精确控制岩石定向断裂爆破中断裂面的发展,根据爆炸力学、岩石断裂力学理论,对线性聚能切割器应用于岩石定向断裂爆破时裂纹的产生及扩展进行了研究,同时对线性聚能切割器进行了设计,并在实验室进行了验证试验。结果表明由聚能射流形成的切缝有明显的定向作用,使爆生气体的能量沿预定方向集中,裂纹的定向断裂控制效果良好。利用自行设计的线性聚能切割器,在大理石采石场进行了现场试验,结果表明定向断裂爆破效果显著,岩石断裂面平整,凹凸量不超过55 mm,眼痕率高达100%。     

大质量钨破片冲击多层间隙盖板炸药数值模拟与试验研究

为分析大质量破片对多层盖板炸药冲击起爆阈值的影响因素,采用SPH和FEM相结合的方法开展了不同盖板厚度和不同盖板间隔情况对起爆阈值影响的数值模拟。在此基础上,采用二级轻气炮作为加载手段,进行了大质量钨合金破片冲击不同盖板及间隙情况下炸药冲击起爆试验研究,获得了起爆阈值。数值模拟与试验结果相一致,表明采用SPH与FEM相结合的方法可以较好地模拟此类问题。通过拟合得到了大质量破片冲击起爆阈值速度与冲击角度之间的经验关系式。分析结果表明,大质量破片冲击产生的大量二次破片对起爆阈值速度和起爆延迟时间具有较大的影响。     

杆式战斗部对柱壳装药的毁伤实验研究

利用某原型杆式战斗部对带防护的柱壳装药模拟靶进行了易损性毁伤实验研究。针对离散杆式破片毁伤和冲击波超压毁伤的实验结果进行了毁伤效应分析,与常用的Jacobs判据进行了对比。结果表明,离散杆式破片和冲击波超压引爆带防护的柱壳装药较难,但可对目标结构进行毁伤。     

炮孔装药量与炮孔间距关系的研究

为了有效解决炮孔间距与炮孔用药量之间的合理性问题,运用爆炸力学理论和岩石力学理论,初步分析爆炸应力在岩体中产生破裂区的机制,并计算了炮孔中不耦合装药起爆后岩体中粉碎区和裂隙区的范围,建立了爆炸应力与裂缝区大小之间的关系,从理论上解决了炮孔装药量与炮孔间距之间的相互合理性问题。现场试验表明,对于一个掘进循环,炸药成本共减少约了17.8%;循环进尺增加了0.2 m;周边炮孔眼痕率超过92%;巷道成形质量好,不平整度下降到100 mm以内;取得了大块率小、巷道成型好、施工快的理想效果,既保证了工程质量,又降低了成本。     

爆破子母弹对油库目标的毁伤仿真研究

分析了油库目标的布局及结构特性．通过仿真的方法，构建了地地战役战术导弹爆破子母弹的毁伤威力场，并在此基础上对油库目标进行了毁伤仿真计算及结果分析．     

基于ALE算法的爆破战斗部爆炸效应数值模拟研究

采用Arib itrary Lagrange-Eu ler(ALE)算法对爆破战斗部在空气中的爆炸效应进行了数值模拟研究。在建模过程中,炸药采用ALE单元,壳体采用Lagrange单元,空气采用Eu ler单元,同时建立炸药产物在其中流动的ALE初始空间网格,炸药和初始空间网格之间采用共用节点连接,炸药、壳体与空气网格之间定义耦合。计算得到了爆炸产物的飞散特性、压力场的分布规律和距爆心不同距离处的爆炸超压值。进行了地面试验验证,通过对比分析表明,模拟结果与试验结果之间的相对误差小于10%。     

刚性弹丸斜撞击下混凝土板侵彻极限深度计算方法的对比验算

弹丸斜侵彻钢筋混凝土的研究具有重要意义。为了分析典型的计算公式对于钢筋混凝土斜侵彻问题的适用性．对3个斜侵彻深度计算公式的构成形式、主要特点以及计算实例结果与试验数据的比较情况进行了讨论,明确了各计算公式的计算误差及适用范围。其中文献[3]公式预测值与试验数据吻合得最好。文中研究表明,由于初始倾斜角β的存在,使有效侵彻深度显著减小,且斜侵彻时侵深与正侵彻时侵深之间非简单余弦变化关系。