长持时爆炸冲击波产生方法

不同持时的爆炸冲击波对建筑结构及防护工程的作用显著不同,在试验或数值模拟中常需要得到长持时爆炸冲击波,延长爆炸冲击波正压作用时间是研究长持时爆炸荷载下结构响应的难点。在AUTODYN中建立长筒爆室小当量炸药多点延时起爆模型,分析爆炸冲击波在长筒爆室中的传播规律,研究管道长度、延时起爆时差、起爆顺序对冲击波波形的影响。结果表明：距离增加,超压峰值减小、正压持续时间增加;根据炸药量和爆室长度合理地选择起爆时差可以获得波形丰满且连续衰减的超压时程曲线;爆室底部起爆、合理控制延时间隔,可以形成类似于大当量远距离爆炸下产生的连续衰减的长持时冲击波。分别给出100、200 ms爆炸持时起爆方案,为长持时爆炸模拟装置的设计提供技术支持。     

钢管混凝土柱对爆炸冲击波影响的数值模拟研究

通过LS-DYNA软件对两种截面的钢管混凝土柱在爆炸荷载下爆炸冲击波的传播过程进行了三维数值模拟。混凝土采用HJC模型,钢管采用了考虑应变率的随动硬化塑形模型,炸药采用TNT炸药,使用LS-DYNA程序中的高能炸药爆轰产物压力-体积关系的JWL状态方程分析了爆炸冲击波的传播过程,得到了在不同比例距离下爆炸冲击波在通过两种截面柱子时超压峰值的衰减及增大规律。     

发射过程中燃料与壳体的运动特性分析

通过力学分析与计算,探索了燃料空气炸药(FAE)壳体与燃料在发射过程中的相对运动特性,指出了在发射过程中,在距离战斗部顶端一定范围内,壳体与燃料不但会存在相对运动,而且不同层位处的燃料也存在相对运动,这是FAE战斗部在发射过程中的特有现象.研究结果表明,燃料在战斗部中的位置对壳体与燃料之间的相对运动影响较大,而燃料与壳体间的摩擦系数对其影响较小.     

储罐外爆冲击波数值模拟及超压公式研究

为研究储罐外爆冲击波的传播规律和对储罐安全性的影响,应用软件LS-DYNA建立炸药-储罐的数值模型,并进行空爆数值计算。研究分析储罐外爆冲击波超压的衰减关系和罐体的动力响应,与经验公式的对比验证了模型的可信性,并结合经验公式平均值对数值模拟结果做了进一步修正。结果表明:冲击波运动到迎爆面中心后,外罐主应力在10 ms时迅速达到最大值,随后主应力值迅速减小,并不断振荡;迎爆面中心首先产生较大的拉应力,混凝土外罐的破坏属于脆性破坏;比例距离大于1时,现有超压计算公式拟合超压的衰减规律误差较小,比例距离小于1时,超压计算公式误差较大,修正后的超压计算公式可为储罐抗爆设计提供参考。     

不同切缝管材质下切缝药包爆炸冲击波传播特性研究

综合采用高速纹影实验系统和空气冲击波超压测试系统,对不锈钢管、PVC管、有机玻璃管材质的切缝药包爆炸冲击波与爆生气体的传播机制进行探讨研究,同时捕捉了沿切缝方向与垂直切缝方向的空气冲击波超压.结果表明:3种切缝管材质下爆炸冲击波与爆生气体的扩展形态基本相同,都保持着高度对称的形态.爆炸冲击波和爆生气体都是优先从切缝管中向外传播,这一特性不受切缝管材质的影响,爆炸冲击波优先沿切缝方向扩展,爆生气体主要沿切缝方向扩展.等距离对比分析3种材质的切缝药包空气冲击波超压,不锈钢管材质的切缝药包沿切缝方向与垂直切缝方向的超压比值最大,有机玻璃管的超压比值最小.数值模拟得出了切缝药包近区爆炸波动场的变化规律,与纹影实验结果在形态上基本一致.     

爆炸冲击波的环流效应数值模拟研究

利用任意拉格朗日欧拉（ALE）算法和炸药爆轰产物的JWL状态方程。针对有障碍物阻档时空气冲击波的环流现象进行数值模拟，得到在爆源周围有障碍物时爆炸场初始发展、环流情况及整个传播过程，并分析了空气冲击波的环流规律。研究结果表明，所采用的方法可以很好地描述空气冲击波环流流场参量分布与变化规律。数值模拟结果符合物理规律。     

爆炸冲击波在钢管混凝土柱表面压力分布试验研究及数值模拟

为了解决爆炸荷载下钢管混凝土柱表面冲击波压力实际分布和数值模拟存在偏差的问题,通过开展钢管混凝土柱爆炸试验,研究冲击波在钢管混凝土柱表面的压力分布,并结合试验建立爆炸荷载下钢管混凝土柱有限元模型,分析不同空气和炸药网格尺寸对冲击波传播及数值分析结果的影响.结果表明:在折合距离为1.1 m/kg1/3试验条件的爆炸荷载作用下,柱顶与柱底的约束条件良好,柱产生的变形属于弹性变形;考察冲击波对构件的损伤程度,应综合考量峰值压力与正压冲量两者的作用效应;不同空气和炸药网格尺寸对爆炸冲击波的压力峰值及压力时程曲线均有较大影响;数值模拟值与试验实测值的误差随着网格尺寸的减小而降低.综合考察数值分析结果与实测值吻合程度,最终确定:空气和炸药网格尺寸为20 mm,符合折合距离不小于1.1 m/kg1/3试验条件下的爆炸数值模拟要求.     

钢箱梁抗爆试验中冲击波超压测试方法研究

为了测定钢箱梁抗爆试验中冲击波超压值的大小,同时保证试验中传感器的安全及测量数据的准确性,采用了偏离炸药起爆点的超压测试方法,并通过误差分析,在经典理论公式的基础上,得到考虑钢箱梁变形破坏的冲击波超压反射系数为1.65,由该反射系数计算的超压理论计算值与实测值吻合度较好,最大误差不超过10%.同时对试验冲击波超压值进行了数值模拟,通过数值模拟验证了炸药参数的合理性,为今后研究钢箱梁爆炸动力响应与爆炸威力之间的关系提供了基础.     

爆炸冲击波作用下建筑结构动力特性的数值模拟与试验

利用ALE算法和炸药爆轰产物JWL状态方程,采用动力分析有限元程序LS-DYNA3D,对2层框架结构建筑物在爆炸冲击波作用下的动力特性进行数值模拟,并通过结构模型的爆炸试验,得出不同位置处质点压力和加速度时程曲线.研究表明,数值模拟与现场试验结果基本吻合,汽车炸弹在近距离爆炸时对建筑物的破坏威胁较大.     

煤尘爆炸冲击波传播规律及造成的伤害分区研究

为减少煤矿煤尘爆炸后冲击波对人的危害,为煤矿防爆、抑爆和安全评价以及事故应急救援等提供理论依据,研究了煤尘爆炸后冲击波的传播规律.基于粉尘爆炸理论,采用理论与实验研究方法,研究了爆炸空气冲击波超压在巷道内的传播规律及超压所造成的伤害规律.结果表明煤尘爆炸冲击波超压与传播距离、巷道断面面积的平方根成反比,理论与实验分析的结果基本吻合,在此基础上划分了冲击波超压所造成的不同伤害范围.     

Investigation on the explosive welding mechanism of corrosion-resisting alu-minum and stainless steel tubes through finite element simulation and experi-ments

To solve the difficulty in the explosive welding of corrosion-resistant aluminum and stainless steel tubes, three technologies were proposed after investigating the forming mechanism through experiments. Then, a 3D finite element model was established for systematic simulations in the parameter determination. The results show that the transition-layer approach, the coaxial initial assembly of tubes with the top-center-point the detonation, and the systematic study by numerical modeling are the key technologies to make the explosive welding of LF6 aluminum alloy and 1Cr18Ni9Ti stainless steel tubes feasible. Numerical simulation shows that radial contraction and slope collision through continuous local plastic deformation are necessary for the good bonding of tubes. Stand-off distances between tubes (D1 and D2) and explosives amount (R) have effect on the plastic deformation, moving velocity, and bonding of tubes. D1 of 1 mm, D2 of 2 mm, and R of 2/3 are suitable for the explosive welding of LF6-L2-1Cr18Ni9Ti three-layer tubes. The plastic strain and moving velocity of the flyer tubes in-crease with the increase of stand-off distance. More explosives (R2/3) result in the asymmetrical distribution of plastic strain and non-bonding at the end of detonation on the tubes.     

Overdriven Detonation and Its Application in Shaped Charges

Overdriven detonation (ODD) in high explosives can be generated by Mach reflection of conical detonation waves propagating quasi-steadily in a co-axial double layer cylindrical charge. The inner core of the charge consists of lower detonation velocity explosive with higher detonation velocity explosive for the outer core. The calculated pressures and detonation velocities in the ODD regime are compared with available results in the literature. The application of this technique to design a double layer shaped charge (DLSC) is numerically studied. It was discovered that the use of lower density-lower detonation velocity explosive in the inner core of DLSC can also yield similar results to those obtained with high density lower detonation velocity explosive. By analyzing previous experimental results and comparing with present simulations, it is demonstrated that ordinary shaped charges have some advantages over DLSC under certain conditions.     

Experimental Study on Single Ignition Characteristics of Mixed Solid and Liquid Fuel

In order to probe into the single ignition characteristics of mixed solid and liquid fuel, optical and electrical experinments on unconfined volume dispersion and single ignition of few dosage of ternary fuel mixture are successfully done. Experimental results show that cloud detonation is distinguished from explosion of trinitrotoluene charge. The single ignition process of mixed fuel containing aluminum powder（Al）, propylene oxide （PO） and explosive （TNT） can be divided into four stages, the overpressure within its explosion field first increases, then decays with increase of distance. Explosion effects can be enhanced with adding proper trinitrotoluene into fuel mixture, the optimized ratio is m （Al） ： m （PO）： m （TNT） - 55：35： 10. The overpressure of binary mixed fuel containing Al and TNT decays like trinitrotoluene charge with increase of distance, but its value is higher than the trinitrotoluene charge＇s in the same mass at longer distance. The continual action time of plus overpressure during cloud detonation reaches magnitude of 10 ms and is about 100 times longer than the trinitrotoluene charge＇ s.     

Detonation Propagation Characteristics of Superposition Explosive Materials

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｓｔｒｉｐ ｓｈａｐｅｄｃｈａｒｇｅｓｍａｄｅｕｐｏｆａｄｅｔ ｏｎａｔｉｎｇｃｏｒｄａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｗｅｒｅｕｓｕａｌｌｙｕｓｅｄｉｎｓｍｏｏｔｈｂｌａｓｔｉｎｇ ,ｐｒｅ ｓｐｌｉｔｂｌａｓｔｉｎｇ ,ｄｅｅｐ ｈｏｌｅｂｌａｓｔｉｎｇ ,ｑｕａｒｒｙｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇ ,ｅｔｃ .Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｃｈａｒｇｅｐａｔｔｅｒｎ…     

炸药的输出钢凹值与爆压的关系研究

目的　对钢凹值与炸药爆压关系式的适用范围进行修正 .方法　采用钢凹法测定不同炸药试样和不同鉴定块材料时的钢凹值 ,并通过计算炸药的理论爆压 ,对关系式中的参数进行适当修正 ,从而进一步扩展其适用范围 .结果　通过得到冲击阻抗 A值与炸药密度的关系 ,重新计算的炸药试样的爆压与理论爆压误差在 5 %以内 .结论　给出炸药的钢凹值与爆压的关系式中参数修正关系及其适用范围 .通过钢凹法试验测定炸药的钢凹值 ,可利用钢凹值与爆压的函数关系计算出爆压来定量表征炸药能量输出的大小     

分子间炸药EAR的爆轰行为

为了找出分子间炸药的爆轰机理 ,通过实验和数值模拟方法研究了EAR15炸药的爆轰行为 .结果表明 ,EAR15是非理想炸药 .因为在爆轰区参加反应的和未反应的硝酸铵 (AN)都从界面上吸收能量 ,从而导致了炸药的非理想爆轰特性 .由实验数据可知 ,爆轰波阵面上仅有 19% - 4 9%的AN发生了反应 ,其余呈惰性     

云爆效应的毁伤效能研究

通过对云爆效应毁伤机理的研究,以及云爆弹与杀爆弹的静止对比试验,提出了常规弹药研制与改进的一种新思路,即在各弹药系统中添加一种云爆型弹头,提高弹药系统的综合作战能力,以达到高效毁伤的目的.试验结果表明:云爆弹的毁伤威力比杀爆弹有大幅度的提高.     

半球形传爆药结构研究

目的　研究一种新型传爆药结构 ,该结构的传爆药能在较少药量情况下保证主装药的可靠引爆 .方法　通过对钝感炸药的特点进行分析 ,以拐角效应理论和相关的爆轰理论为依据提出半球形传爆药装药结构 ,并对其优越性进行实验验证 .结果　在相同的起爆条件下 ,半球形传爆药柱的起爆能力比等质量的圆柱形传爆药柱起爆能力大 .结论　半球形新结构传爆药柱对于提高传爆药柱的起爆能力、降低传爆药用量具有明显效果 ,对于钝感主装药的可靠引爆具有重要的意义