柱形装药在混凝土中爆炸波传播数值模拟

利用非线性软件LS—DYNA,混凝土选用JHC模型的基础上,模拟了柱形装药在混凝土中爆炸产生波的传播过程,得到了爆炸波在混凝土中随时间和空间的传播规律,以及混凝土介质中先后形成的两个径向爆炸应力波。分析结果表明,两径向应力波分别为爆炸冲击能及爆生气体膨胀能对混凝土介质作用的结果。模拟结果对于爆破与防护工程设计均具有一定参考价值。     

金属射流侵彻水介质间隔靶数值模拟

为解决大厚度均质靶存在的不足,对金属射流侵彻水介质间隔等效靶进行研究。应用AUTODYN 有限元 软件对金属射流侵彻水介质间隔靶过程进行数值仿真,建立射流侵彻的空气模型、水模型、间隔靶模型与金属射流 相互作用的过程,研究侵彻水介质间隔靶时金属射流射流速度的衰减规律,并与空气介质间隔靶进行对比。结果表 明：水介质间隔等效靶对金属射流衰减效果较好,可为设计水介质等效靶提供依据。     

混凝土介质中爆炸的三维数值模拟

采用混凝土材料的累积损伤本构模型,用自编三维数值模拟程序( MMIC3D)对炸药（弹体）不同预埋深度、不同药量在混凝土中爆炸对其破坏效应进行了模拟研究,并考虑含自由面的情况,研究了混凝土中爆炸后爆炸场的形成、应力波的传播过程,给出了混凝土中空腔的形状与发展规律,对其数值结果用Vi。。2D和Visc3D动态显示了无限介质以及半无限介质中空腔的形成与发展、表面的运动规律和爆炸形成漏斗坑的过程,得到了与物理分析和理论分析一致的结果。     

地下结构震动响应数值方法研究

随着计算机技术的飞速发展,数值计算已经成为模拟在各种介质中的爆炸过程及其近场波动效应的重要研究手段。针对目前爆炸技术在工程的重要应用课题之一,即地下结构在爆炸载荷作用下的震动响应数值方法进行了较深入的研究,研究了适用于松动爆破的爆破震动的等效模型,该模型简单可行,基本反映了爆破震动过程的物理特征。利用该模型对爆炸载荷作用下地下结构的震动过程进行了模拟,分析爆破在介质中激发的瞬态扰动及其传播的特征,如频率特征、振幅变化规律等,通过与实验数据进行对比,解释了近场爆炸现象并为实验提供理论依据。通过场地模拟实验的数值模拟验证了方法的宥效性,为后续工作打下了良好的基础。     

爆炸波在岩体巷道中传播和能量耗散的数值分析

从工程实际出发,利用ANSYS/LS-DYNA程序数值分析了爆炸发生时岩层与巷道混凝土板中应力波传播与能量耗散过程,给出了上层岩石的损伤演化规律,分析了不同爆源位置对巷道混凝土板的破坏及其总能量的影响.数值计算表明,在爆炸近区,应力波衰减较快;封闭爆炸情况下,岩石破碎区范围为1.1～3.6倍药包半径,损伤区范围为3.6～10.0倍药包半径;随着爆源到混凝土板距离的减小,混凝土板吸收的能量逐渐减小.该计算结果对工程爆破具有一定的参考价值.     

等效水下爆炸冲击加载装置的设计研究

为了获取等效水下爆炸冲击波载荷,基于一维弹性波理论与水介质的线性状态方程,对飞片撞击充水锥形靶舱进行了理论分析。采用AUTODYN有限元软件,对撞击过程进行了数值模拟,对比分析了两种活塞厚度对应的冲击波衰减时间。根据理论与数值模拟研究结果,设计组装了等效水下爆炸冲击加载实验装置,测得了水靶舱侧壁中心处的冲击波压力时程曲线。研究结果表明：在实验室范围内通过飞片撞击锥形水靶舱,获取等效水下爆炸冲击波载荷是可行的,而且飞片速度与活塞厚度决定了水靶舱内冲击波的压力峰值与衰减时间;研制的加载装置可用于典型结构与材料的水下爆炸冲击响应分析研究。     

聚能射流的水下成型及毁伤效果

为分析聚能射流在水介质中的运动规律、形态变化及对靶板的毁伤效果,对锥角药型罩结构的聚能战斗部形成的聚能射流进行数值仿真模拟.在考虑静水压力的条件下,用AUTODYN对聚能射流在水下1、10和50 m侵彻水介质时的形态变化、速度衰减及对靶板的侵彻效果进行了数值模拟,并与相同炸高下空气中形成的射流进行对比.结果表明:射流头部会随着水深的加深发生明显的堆积现象;速度在空腔中呈线性规律衰减,在水介质中呈指数规律衰减;相同炸高条件下,水中的聚能射流对靶板的侵彻孔径比空气中大.     

爆炸成型模拟弹丸对水介质侵彻的数值仿真

应用大型有限元分析软件ANSYS／LS-DYNA,对爆炸成型模拟钢弹丸侵彻水介质进行了数值仿真计算,分析了形状和人水速度对弹丸侵彻性能的影响。给出了弹丸水中运动速度衰减规律,为下一步设计能形成较好水下弹道特性和侵彻效果的鱼雷战斗部装药结构提供参考。     

沉底装药水下爆炸冲击波传播规律

应用流体动力学分析软件建立沉底装药水下爆炸仿真计算模型,对沉底爆炸过程进行了数值模拟,得到了沉底装药水下爆炸冲击波传播作用规律：沉底装药水下爆炸冲击波传播满足指数衰减规律;水底影响冲击波的传播,对于爆距较小的水底面测点反射波追上入射波形成马赫波,对于水底附近区域测点则产生水底反射冲击波或稀疏波对入射波造成增强或削弱作用。     

温压炸药近爆作用下RC梁破坏特征和毁伤规律试验研究

作为一种高能量密度炸药,温压炸药的爆炸毁伤效应及毁伤机理有别于传统炸药。结合敞开空间温压炸药爆炸冲击波及热效应试验,研究温压炸药爆炸冲击波特征及传播规律,采用高速摄像技术和光纤多谱线测温技术分析爆炸火球演化特征及火球表面温度变化规律。为研究温压炸药爆炸荷载对钢筋混凝土结构的毁伤效应,针对两种典型钢筋混凝土梁开展不同比例爆距下的爆炸试验,阐明两种钢筋混凝土梁在不同药量、不同爆距下的破坏特征和毁伤规律。研究结果表明：相比TNT炸药,温压炸药爆炸冲击波具有超压峰值大、正压作用时间长及峰值衰减缓慢的特点,温压炸药爆炸最高温度达到2 400 K,超过1 000 K的高温持续时间超过160 ms,高冲量爆炸冲击及持续高温作用导致钢筋混凝土结构受到更大程度的毁伤破坏。结合药量对毁伤规律的影响,提出钢筋混凝土梁在温压炸药近区(0.20～0.75 m)爆炸荷载条件下基于比例爆距和药量的毁伤判据。     

防护墙对远场冲击波防护作用的数值模拟

基于任意拉格朗日流固耦合算法,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA研究了挡墙作用下爆炸冲击波的远场传播特性与衰减规律。计算模拟了不同情况的挡墙对冲击波对远场的作用和影响。计算结果表明,挡墙的防护作用较为明显,在一定范围内,挡墙越高、挡墙距爆源越近防护作用越明显。通过计算和分析知,科学、合理的设置挡墙的尺寸和位置对爆炸冲击波的远场防护具有重要的意义。     

基于ALE算法的膛炸数值模拟

为了调查某坦克炮发射破甲弹时导致膛炸事故发生的可能原因,就引信提前解除保险引发战斗部装药的爆炸情况进行研究,采用流固耦合方法对身管膛炸的力学特性进行数值模拟,计算身管断裂时的应力变化。首先,利用Solidworks建立身管、弹丸壳体、战斗部装药以及空气域的模型,并利用Hypermesh进行有限元网格划分。然后,在LS-DYNA计算平台中采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法,求解炸药与身管之间的流固耦合问题,成功模拟了引信提前解除保险引发战斗部装药爆炸时对身管的破坏作用,基本复现了身管的断裂情况。计算结果表明：炸药瞬间引爆在身管内壁造成的压力可达29 GPa;并且身管内壁压力的变化规律呈骤升骤降趋势,这与炸药爆炸产生的爆炸冲击波能量的变化规律密切相关。此外,膛炸发生时,产生的碎片较为均匀,身管两侧断裂情况与实际情况较为符合,可为进一步研究引信提前解除保险引发战斗部装药的爆炸对身管的破坏效应等提供参考。     

一种应用于高温火区爆破中的不可逆起爆网路的耐温与传爆性能

针对发生在高温火区炮孔装药的误爆和早爆安全事故,采用传爆试验法、燃烧法、系统可靠性法则研究了一种应用于高温火区爆破的新型不可逆起爆网路,测试了金属爆炸索在高温环境中的耐温特性、不可逆起爆元件的传爆可靠性以及阻爆效果、评价并计算了整个爆破网路的安全性与可靠度。结果表明:炮孔内使用金属爆炸索比塑料导爆索耐高温安全时间长,降低了因高温造成炮孔误爆的概率;孔外部分包含的不可逆起爆元件具有类似于电路中二极管的作用,在爆破网路中起着单向安全控制作用,避免发生因单个炮孔的意外引发整个爆破网路误爆,保证了主网路的安全。当炮孔数达到64个时,不可逆起爆网路可靠度依然可达到99.99%,明显优于传统爆破网路。     

水下聚能爆破技术研究

利用有限元软件LS-DYNA,使用流固耦合算法对聚能装药在水下爆炸、射流形成及其在水中的运动进行了仿真,同时也对射流侵彻靶板的过程进行了模拟计算,直观地说明了水下聚能爆破现象,对射流速度、破甲过程进行了深入研究。最后,通过工程试验验证了所设计的结构。试验后射流侵彻靶板所形成的破坏效果明显,满足工程实际要求。     

水下爆炸实验法在工业炸药JWL状态方程测定中的应用研究

为了方便可靠地测定工业炸药爆轰产物的JWL状态方程,基于压导式连续电阻丝探针设计柱形装药的水下爆炸斜冲击波测量系统,对工业改性铵油炸药(ANFO)进行3组水下爆炸实验,获得其爆轰波-冲击波时程曲线;通过对二维定常流场柱形装药水下爆炸的分析,得到斜冲击波阵面的轨迹,并求解出炸药的爆压、绝热指数、水气界面夹角等参数。以水中斜冲击波阵面和水气界面夹角的实验和模拟结果作为比较对象,通过调整Autodyn有限元分析程序中的JWL方程参数,最终测定出ANFO的JWL状态方程参数。模拟结果与实验结果一致性好,其中斜冲击波波阵面的误差均小于±5%,水气界面夹角的误差在±3%以内,表明所述水下爆炸实验对于大尺度工业炸药的JWL方程参数测定合理可靠。     

水雾对舱内装药爆炸载荷的耗散效能试验研究

为了分析水雾对舰船舱内爆炸冲击波的耗散与衰减作用,通过舱内装药爆炸试验研究方法,在有限空间爆炸舱中心设置爆源,测量并对比在有无喷雾工况下舱内典型位置的壁压和准静态压力。结果表明：在水雾抑爆的舱内爆炸试验中,水雾对舱内爆炸载荷的准静态压力和超压峰值削弱作用明显,其中27.5 g梯恩梯爆炸角隅位置的初始冲击波超压衰减率为26.47%,二次反射冲击波波峰值衰减率达到27.27%,准静态压力衰减率达到31.82%;喷雾液滴分布特性相同情况下,随着装药量增加,水雾对冲击波和准静态压力的衰减效果不断降低。     

炸弹邻近爆炸对浅埋结构人防工程的毁伤效应

为研究炸弹邻近爆炸对人防工程结构的破坏效应,对半埋和全埋式浅埋结构人防工程进行不同爆炸距离作用和装药量下的模型结构抗爆试验研究.在1/3大缩比条件下,通过11批次爆炸试验分析人防工程结构的动力响应和破坏特征.结果表明:爆炸产生的空气冲击波作用到外墙上产生的超压大小与墙板刚度有关,外墙结构设计荷载应取墙面受力最大位置的荷...     

深凹露天爆破震动速度衰减规律实验研究

传统的萨夫斯基公式确定深凹露天爆破振动速度衰减规律时具有很大的误差。提出了一个考虑了药量、爆心距、高程效应、自由面等因素的修正公式模型。现场的实验表明;该修正公式比萨夫斯基公式更好的描述深凹露天爆破振动速度衰减规律;通过合理孔网参数优化也可降低爆破振动速度。