粉尘爆炸泄爆火焰扑集研究

为了避免由于工业上意外爆炸的泄爆而造成二次爆炸和次生火灾,本文对粉尘爆炸泄爆口火焰扑集方式进行研究.通过2.7m3的爆炸泄爆容器的大量试验,得到了两种结构的火焰扑集器,研究了不同爆炸指数粉尘及剩余压力与扑集器结构参数的关系.并通过推算,获得不同容积泄爆容器的火焰扑集器的结构金属以及消焰剂用量,为工业实际应用提供设计参考.     

微起爆序列设计及传爆与隔爆性能

为满足引信微小型化发展的需求,基于微机电系统（MEMS）工艺技术设计了由微起爆器、飞片、MEMS安全保险机构等构成的微起爆序列。依照国家军用标准GJB 5309.17—2004(K)火工品试验方法：轴向输出测定铝块凹痕法,对微起爆器装药、安全保险机构传爆空腔等参数不同时内置MEMS安全保险机构起爆序列的传爆性能进行测试,获得微起爆序列理想的设计参数,即微起爆器装药密度为1.67 g/cm³、装药直径为2.0 mm、装药高度为1.5 mm,安全保险机构传爆空腔直径为1.0~2.0 mm、高度为0.65~1.50 mm. 在序列优化设计基础上对微起爆序列隔爆性能及解除保险功能进行测试,发现当滑块厚度≮0.3 mm时序列正常隔爆,发射过载21 000 g、转速6 000 r/min条件下序列正常解除保险。结果表明,利用安全保险机构传爆空腔作为加速膛,采用微起爆器驱动飞片冲击起爆下一级装药的爆轰能量放大方式,实现了序列传爆、隔爆、解除保险功能,有效减少了起爆序列初级装药量和轴向尺寸。     

轻质易碎结构在气体爆炸泄压防护中的使用研究

为研究轻质易碎泄压结构在建筑物内部气体爆炸防护中的适用性,根据室内气体爆燃压力特性及轻质易碎结构的泄压原理,分析了轻质易碎泄压结构在爆燃压力作用下的动力特性;运用气体爆炸加载实验装置开展泄爆实验,结合现行国家泄爆设计规范,确定了轻质易碎结构在室内气体爆炸泄压防护中的使用原则,并提出了泄压结构泄爆性能检测实验方法。研究表明：对硅酸钙板构成的轻质易碎泄压结构,开启动压随着室内爆燃压力作用时间增大而逐渐减小,可用于气体爆燃压力作用时间较长的情况,使用时应以开启动压为泄爆设计指标,必须进行泄爆性能测试。     

某隔板起爆器冲击起爆过程的数值模拟与实验研究

为了提高火工品的可靠性设计水平,将数值模拟技术引入隔板起爆器的设计中.利用LS-DYNA软件对某隔板起爆器隔板传爆过程进行模拟,计算得出可靠传爆不会穿透隔板的隔板厚度介于2.0 mm与5.0 mm之间.验证试验结果表明当隔板厚度为1.5～2.4 mm时,隔板能够完成正常功能,计算结果与实验结果基本吻合.     

方形容器爆燃泄放过程中的压力特性实验研究

对乙烯-空气预混气体在一端开口的方形容器内泄爆过程进行了实验研究,分析了泄爆面积、泄爆压力和气体浓度对泄爆过程中压力发展和分布特性的影响,结合容器内压力峰值的变化对现有经验公式进行了讨论。结果表明：小面积泄爆时容器内压力出现明显的双峰值现象,且气体浓度主要影响第2个峰值的大小;大面积泄爆时气体浓度对压力峰值影响较小;泄爆面积较小且容器内预混气体接近最佳浓度时方形容器内压力分布梯度明显,远离最佳浓度或泄爆面积较大时容器内压力分布均匀;经验公式计算值与实验值之间的误差随工况变化很大。研究结论为方形容器和建筑物泄爆安全设计提供参考。     

飞片式无起爆药雷管结构研究

设计了一种新型飞片激发装置的无起爆药雷管,通过铅板穿孔试验研究了飞片直径、厚度和中间装药条件对雷管爆轰性能的影响。研究结果表明:当飞片厚度在0.1~0.3mm范围内时,随着厚度增加,飞片起爆能力增强;直径相同时,厚度为0.2mm、0.3 mm的飞片能够可靠起爆雷管底部装药,飞片厚度0.1 mm时,雷管发生半爆。中间装药密度过大或高度过低都会导致雷管发生半爆,合适的装药密度范围为0.86~1.41 g·cm~(-3),装药高度应不低于2mm。     

JO-9C小尺寸传爆药驱动飞片影响因素模拟仿真研究

为优化传爆序列中传爆药驱动飞片性能,建立小尺寸传爆药驱动飞片作动的仿真模型,提出了一种获取传爆药爆轰产物JWL状态方程参数的计算方法。设计了典型传爆药JO-9C驱动飞片试验,验证了仿真模型和计算方法的准确性。提出了采用飞片速度和动能共同作为其效能评价的参量,研究装药结构、加速膛直径和飞片厚度等因素对飞片效能的影响规律。结果表明：装药长径比为1.5时可兼顾飞片速度与装药量;加速膛直径应不大于装药直径,可获得良好飞片形貌及较高飞行速度;飞片厚度过薄可能会出现断裂。以5 mm直径JO-9C装药结构为例,最优设计为：装药长径比为1.5,即装药高度为7.5 mm,加速膛直径为5 mm,飞片厚度为0.3 mm,此时飞片速度为1 663 m/s,动能为51.79 J.     

泄爆导管对容器内粉尘燃爆泄放特性的影响

为了研究泄爆导管的安装对容器内铝粉燃爆泄放过程的影响,对原有1.3LHartman粉尘泄爆装置进行了改进,加装了泄爆导管.实验发现,最大泄爆超压随着泄爆膜动作压力的增大而上升,而最大升压速率的变化规律则与之相反;泄爆导管越粗,容器内的最大泄爆超压越低;相比无泄爆导管的情况,安装泄爆导管后的最大泄爆超压和最大升压速率会在更高的浓度下达到最大值;最大升压速率随粒度的减小而增大;同条件下安装泄爆导管后的超压值要大于未装泄爆导管时的值.为此,加装泄爆导管之后应适当增大泄爆容器的耐压强度.     

基于RCS的舰炮防护罩隐身外形设计及优化

针对大口径舰炮对舰船雷达隐身性能的影响比较突出,提出了利用舰炮防护罩外形隐身技术来降低舰炮的雷达特征信号。按照外形隐身设计原则,舰炮防护罩隐身外形设计为多面体,各面板都带有倾斜角度。使用物理光学法对防护罩周向隐身性能进行了多频率、多探测仰角仿真,仿真结果表明防护罩周向的强散射源点较多,防护罩隐身性能较弱。利用倾斜角度变化对RCS值影响明显的特点,对防护罩周向各面板的倾斜角度进行了优化,并对角度优化后的防护罩重新进行了RCS仿真,最终得到隐身性能较好的防护罩外形。与优化前的防护罩相比,优化后的防护罩周向RCS值明显降低,RCS最大值降低了56.6%,防护罩0°(360°)方位的RCS值降幅最大,达到了144.3%,角度优化后的雷达特征主波瓣明显收窄,防护罩的隐身性能得到很大提高,为其他相似产品防护罩的隐身设计提供了技术参考。     

SY装药柔爆索的爆轰特性研究

采用三乙烯二胺/乙二胺高氯酸盐共晶炸药(简称SY)为药芯,铅皮为外层,拉制了一种金属柔性导爆索。对不同直径柔爆索的爆速、殉爆安全距离及T型传爆特性进行了测试。结果表明:直径小于2mm的SY铅柔爆索爆速在5 300~5 700m/s之间;轴向殉爆安全距离为7~17mm,平行殉爆安全距离为170~370mm;相比其它导爆索,SY铅柔爆索的T型传爆性能良好。     

装甲车辆进排气格栅的气动特性试验研究与防护性能分析

以几种典型结构的装甲车辆进排气格栅为研究对象,进行格栅气动性能试验研究,得出其气动特性试验关联式;对比分析了我国与美军装甲车辆进排气格栅的气动性能与防护性能,结果表明：美军车辆进排气格栅的防护性能较好,但气动性能较差。以最小的节流阻力,通过足够量的冷却空气,并获得最大的防护能力为格栅设计的宗旨,本文提出了开度系数作为评价格栅防护性能的无量纲参数,分析表明,在格栅材质和叶片厚度一定的条件下,开度系数值越小表示格栅的防护能力越强。     

大炸高下喇叭罩聚能装药静态侵彻能力

为了提高大炸高条件下药型罩的侵彻能力,对喇叭罩聚能装药形成的射流侵彻均质钢板进行数值模拟。运用AUTODYN-2D非线性动力学分析软件的Euler算法对其进行数值模拟和试验结果对比,在分析顶薄底厚的变壁厚喇叭罩壁厚变化规律对其所形成射流的侵彻能力的影响。验证结果表明:当药型罩壁厚范围在1.35～1.48 mm,壁厚差控制在0.03～0.05 mm内时,其侵彻能力稳定,能满足设计指标。     

基于遗传算法的某防护结构优化设计

为提高某防护型驾驶室底部类V形防护结构对爆炸冲击波的防护性能,利用尺寸优化和形状优化相结合的设计方法,进行了防护结构的优化设计.首先通过拉丁超立方试验设计建立了中心防护板最大位移和模型总质量的高精度响应面.再综合考虑板件厚度和边界形状的变化范围以及安全性和轻量化要求,运用遗传算法对建立的响应面进行了求解计算,得到了一组最优值.结果表明优化后防护结构的防护性能得到了显著提升,为更多防护结构的设计提供了参考依据.     

药型罩参数对悬浮雷弹战斗部EFP 成形效果影响

为得到药型罩参数对空中悬浮雷弹战斗部 EFP 成形效果的影响,采用正交设计的方法,针对变壁厚准球形的药型罩内曲率半径、外曲率半径、罩顶厚度等参数,通过 LS-DYAN 仿真计算出以爆炸成形弹丸（EFP）成形效果,用SPSS 软件回归分析得出动能的估算边际均值,以成形效果及动能为指标,对 EFP 爆炸成形进行了分析。研究结果表明：药型罩尺寸的交互效应是影响 EFP 动能大小的主要因素。     

正六边形钢管约束混凝土靶抗侵彻性能的数值模拟

<正>六边形钢管约束混凝土靶具有优良的抗侵彻性能。基于12.7 mm穿甲弹侵彻试验,运用ANASYS/LS-DYNA软件,分析了正六边形钢管约束混凝土靶的钢管壁厚和边长对抗侵彻性能的影响;考虑效费比,分析了钢管约束混凝土靶的经济性能。结果表明:适当增加钢管壁厚和减小边长可提高正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能;优化钢管壁厚和边长的匹配可以得到较好的抗侵彻能力和经济性,对于该文所用弹丸,较优匹配为边长37.5 mm、壁厚3.5 mm。研究结果可为钢管约束混凝土遮弹结构设计提供参考。     

不同炸高下的EFP 对盖板炸药的撞击起爆研究

为了研究不同状态下的爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)对盖板炸药的冲击起爆影响,采 用Ls-Dyna 仿真软件,建立EFP 撞击起爆带壳炸药的数值仿真模型。利用EFP 成型过程的不同阶段其头部速度不同, 对不同厚度盖板的CompB 炸药进行撞击起爆数值仿真,分析了各个阶段的比动能、头部速度与盖板厚度的关系,以 及盖板厚度与起爆时刻、位置的变化规律。仿真结果表明：在0.5～1 倍装药直径之间,可以得出临界盖板厚度与头 部速度、EFP 沿飞行方向的投影面积成正比,并且EFP 在侵彻大于2.5 倍装药直径的盖板过程时,不会形成剪切块; 笔者设计的口径40 mm EFP 完全成型后,其比动能为61.81 MJ/m2,可以起爆最大盖板厚度为10 mm 的CompB 炸药; 在一定盖板厚度范围内,冲击起爆时间和冲击起爆位置都随着盖板厚度增加而增加;EFP 飞行至0.5 倍装药直径处, 所能撞击起爆的临界盖板厚度是EFP 成型后的2 倍。该研究对于防空防导的战斗部EFP 设计具有一定的参考价值。     

不同厚度比陶瓷/金属复合装甲抗弹性能

为支撑陶瓷复合装甲的结构设计,研究不同厚度比陶瓷/金属复合装甲的弹道防护性能。通过陶瓷/金属复合结构抗侵彻性能弹道实验及数值模拟研究,完成有限元-光滑粒子流体动力学耦合计算模型的校验;模拟长杆弹撞击陶瓷复合装甲过程,分析装甲陶瓷与金属背板厚度比对界面击溃效应影响,获取不同厚度比陶瓷/金属复合装甲抗弹性能。研究结果表明：陶瓷复合装甲存在两种主要防护机制;当弹体速度小于1 000 m/s,随着陶瓷厚度从15 mm增加至25 mm,复合装甲的界面击溃驻留时间能够提高一倍以上,期间弹体耗能最高可达50%;当弹体速度大于1 000 m/s时,侵彻阶段的耗能占据弹体动能损失的主导,期间最高耗能可达85%;当金属与陶瓷的厚度比为2∶1时,复合结构使弹体具有较长的界面驻留时间,并实现较高的弹道防护效能。     

亚半球罩形成杆式射流正交设计的数值分析

为研究亚半球罩形成杆式射流的成型因素,利用非线性动力学软件AUTODYN-2D对其成型过程进行数值模拟.分析亚半球罩外曲率半径、罩高、壁厚和装药长径比4种因素对杆式射流头部速度以及头尾速度差的影响规律,在此基础上对4种因素影响杆式射流的头部速度和头尾速度差的主次关系进行正交设计研究,并通过数据处理得到4种因素各水平的最优组合.研究结果表明:随着装药长径比、亚半球罩外曲率半径、罩高的增大以及亚半球罩壁厚的减小,杆式射流的头部速度和头尾速度差增大;装药长径比是影响头部速度的主要因素,外曲率半径对头部速度影响最小;罩高是影响头尾速度差的主要因素,外曲率半径和壁厚对头尾速度差影响较小.该研究可为杆式射流结构优化提供参考价值.     

陶瓷复合装甲抗14.5mm穿燃弹侵彻性能

大口径反装甲杀伤武器在战场上发挥着越来越重要的作用,对装甲材料和结构设计提出了更高要求.为探究陶瓷复合装甲在14.5 mm穿燃弹侵彻作用下的抗弹机理与抗弹性能,设计一种铺层顺序为陶瓷/纤维/金属/柔性芯材/金属的复合装甲结构,采用试验研究方法分析厚度匹配、底板材料和柔性芯材3个因素对其抗弹性能的影响.结果表明:陶瓷面板...