水中爆炸冲击波对靶体结构的毁伤准则研究

为了准确评估水中爆炸冲击波对靶体结构造成的毁伤程度,给出了冲击波毁伤威力参量的一般形式W~n/R(W为装药质量,R为爆距,n为待定系数),并在量纲分析推导W~n/R与结构毁伤的函数关系的基础上,提出了采用W~n/R作为水中爆炸冲击波毁伤准则与判据的通用形式。利用AUTODYN软件模拟了水中爆炸冲击波分别对圆板和圆筒靶体结构的作用,对比分析了以不同冲击波毁伤威力参量作为毁伤准则与判据的等毁伤曲线。结果表明,冲击波峰压、能流密度(冲击因子)、比冲量等威力参量均不能独立作为毁伤准则与判据;基于W~n/R提出的毁伤准则与判据在评估靶体结构的毁伤程度时误差更小,均方差仅为其他准则的8%～36%;所提出的W~n/R可视为一种峰压—比冲量联合形式的毁伤准则与判据,根据不同条件n的取值在0.333～N_i之间。所提出毁伤准则和判据用于评估水中爆炸冲击波对靶体结构的毁伤时具有良好的通用性和实用性。     

壳体厚度和爆炸深度对水下爆炸冲击波的影响

根据Cole水下爆炸冲击波经验公式和C-J爆轰理论,用AUTODYN软件对带壳小药量装药水下爆炸进行数值模拟,计算了不同壳体厚度的TNT水下爆炸冲击波压力峰值,得到带壳装药水下爆炸冲击波峰值压力的拟合公式,分析了冲击波随装药壳厚与半径比以及爆炸深度的变化规律.结果表明,带壳装药水下爆炸的冲击波峰值压力随壳厚与装药半径比...     

不同起爆方式对TNT水中爆炸作用的影响

通过小型爆炸水池实验,研究了端面点起爆和中心点起爆状态下TNT装药水中爆炸能量输出结构的变化规律,并将两者进行了对比.结果表明,装药端面点起爆后,能量输出结构-冲击波压力峰值和比冲量有较大的变化,靠近起爆端方向的冲击波压力峰值和比冲量变化均较其他方位提高,端面点起爆状态比中心点起爆特定方位的冲击波压力峰值和比冲量增大约10%.得出在装药形状基本不变的条件下,改变起爆方式即可实现在水下特定方位处的爆炸能量输出结构变化.另外,聚能结构的存在,对爆炸远区冲击波比冲量的提高有益.     

装药埋深对地表空气冲击波影响的试验研究

为研究土壤中装药埋深对地表空气冲击波传播规律的影响，开展了5kg TNT的触地爆炸试验以及埋深分别为0.108、0.228、0.85m的爆炸试验，获得了多个比例距离处的冲击波峰值压力、冲量以及正压作用时间数据，分析了埋深对冲击波传播特性的影响。结果表明，冲击波峰值压力和冲量随着埋深的增加而减小，随着爆距的增大而减小；触地爆炸比例距离为4的测点处其峰值压力是比例距离为1处的3.24%,埋深为0.108m的爆炸试验比例距离为4处的测点其峰值压力是比例距离为1处的25.02%;埋深为0.108m时，比例距离为1处的峰值压力和冲量分别是触地爆炸对应值的8.7%和20.4%;并对两种工况的正压作用时间进行了分析，触地爆炸的正压作用时间随爆心距增加呈指数增加，埋深为0.85m的爆炸试验其正压作用时间呈对数增加。通过对试验数据的进一步分析，建立了冲击波峰值压力、冲量与埋深、比例距离的工程计算模型，可用于浅埋爆炸时弹药威力评价与毁伤效能预估。     

有限空间炸药装药内爆炸威力的评估方法综述

通过分析有限空间内爆炸过程和能量释放特点以及自由场与有限空间内爆炸的能量输出特性,讨论了冲击波压力-冲量、屋顶举起位移、准静态压力和冲量-准静态压力4种内爆炸威力评估方法的适用性,提出应当使用冲击波峰值压力和冲量评估炸药爆轰释放的能量、准静态压力评估炸药内爆炸释放的总能量、屋顶举起位移和冲量-准静态压力权衡的方法评估炸药内爆炸的综合威力性能。附参考文献27篇。     

天然气管道泄漏蒸气云爆炸后果评估方法研究

在对天然气管道泄漏事故后果分析的基础上,采用建立与选择数学模型、伤害准则的方法对泄漏后果蒸气云爆炸评估方法进行研究,并进行了工程实例验证。天然气泄漏后蒸气云爆炸是最主要的伤害形式,考虑极端情况,提出了以小孔模型代替管道模型来确定泄漏量的计算方法,同时考虑天然气为混合气体的特性,给出了相应的计算模型。采用TNT当量法来评估天然气的爆炸效应,给出了冲击波超压对人员和建筑伤害的相关模型。研究结果表明,该方法对于评价极端情况下天然气管道泄漏的蒸气云爆炸后果具有较好的适用性,对类似情况下天然气管道泄漏后果评估具有一定参考价值。     

水中爆炸作用机理及毁伤效应研究综述

为深入揭示水中爆炸的作用机理及毁伤效应特性,从不同炸药水中爆炸机理、水中爆炸冲击波传播、水中爆炸气泡脉动、水中爆炸结构破坏效应与动态响应、水中爆炸测试试验技术、水中爆炸数值模拟与毁伤评估等6个方面,综述了国内外对水中爆炸作用机理及毁伤效应的研究进展。提出急需解决的关键技术问题为:非理想炸药水中爆炸能量释放与传播、冲击波/气泡耦合作用对结构的毁伤、水中爆炸结构毁伤评估方法、水中爆炸多尺度模拟技术等。附参考文献86篇。     

壳体对炸药水下爆炸近场特性的影响

为了研究壳体对炸药水下爆炸近场特性的影响,在水下进行了Φ25mm圆筒试验与Φ25mm裸药柱滑移爆轰试验,对比分析了带壳装药、裸装药的冲击波迹线与壳体、气泡的膨胀迹线。结果表明,壳体对炸药爆炸后冲击波的衰减作用较为明显,带壳装药水下爆炸冲击波波阵面压力与冲击波传播速度以相对较低的初始值(0.9GPa,0.78mm/μs)近似保持不变,而裸装药水下爆炸冲击波波阵面压力与冲击波传播速度从较高初始值(8.5GPa,0.92mm/μs)以指数形式快速衰减;不同膨胀时期壳体对膨胀过程的影响不同,导致水下爆炸初期(0～5μs)与后期(20μs以后)带壳装药壳体的膨胀速率低于裸装药气泡的膨胀速率,水下爆炸中期(5～20μs)带壳装药壳体的膨胀速率高于裸装药气泡的膨胀速率。     

铝粉粒度对乳化炸药能量输出特性及热安定性的影响

为了研究铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸能量输出的影响,在相同乳化炸药中分别添加3种不同粒度的铝粉制得含铝乳化炸药。利用水下爆炸实验,获得冲击波压力时程曲线,经分析计算得到峰值压力、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能、总能量等水下爆炸能量参数。并运用DSC-TG联用技术测试添加不同粒度铝粉的乳化炸药在不同升温速率下的热安定性。结果表明：铝粉粒度对乳化炸药水下爆炸的能量有较大的影响,添加了中粒度（平均粒度为177.2 μm）铝粉的乳化炸药各能量参数均达到最大值,而3组样品的热安定性则随着铝粉粒度的减小而降低,活化能的最大降幅达3.7%。     

FAE装置炸高对爆炸压力场影响的实验研究

FAE装置炸高对爆炸压力场有重要影响，本文通过相同条件下不同炸高的FAE装置进行实验，利用多通道数据采义和地面模拟目标进行空气冲击波测量和地面毁伤效率应评估，实验结果表明；FAE装置炸高对爆炸空气冲击波有重要影响，它不仅影响毁伤半径，而且还影响不同距离处的冲击波作用时间和压力峰值。     

壳体约束强度对温压炸药空中爆炸性能的影响

为评估壳体约束强度对温压炸药爆炸性能的影响,对不同壳体约束强度下的固体温压炸药进行野外静爆试验,用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果表明,相同装药条件下,裸装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值大于带壳装药;铝壳体装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值较钢壳体装药高;数值模拟得到的冲击波曲线形态、峰值及冲量与试验结果吻合较好,且裸装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较带壳装药早,铝壳体装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较钢壳体早;初始冲击波超压值受壳厚影响较大,壳体的存在使冲击波的传播滞后。     

炸药水中爆炸规律的研究进展

通过对比炸药空中爆炸的特性,阐述了水中爆炸的显著特点,分析和总结了炸药水中爆炸规律的研究现状,包括水中爆炸冲击波理论研究、气泡脉动和目标对炸药水中爆炸的动态响应等,并根据已有的研究现状,提出了目前炸药水中爆炸机理的两大类研究热点和发展培势,即应重点进行炸药水中爆炸毁伤作用及水中爆炸载荷的能量输出结构研究,深入研究目标对于炸药水中爆炸近场能量输出结构的动态响应过程。附参考文献31篇。     

炸药爆炸能量的水中测试与分析

介绍了炸药爆炸能量的水中测试方法,对TNT和3种新设计的含铝炸药进行了水中爆炸的实验研究,比较了各炸药的爆炸性能.结果表明,发现冲击波峰值超压、冲量和冲击波能流密度等参数较好地符合爆炸相似律,得到了新配方各参数的爆炸相似律系数.计算了炸药的冲击波能和气泡能,并提出了计算爆炸总能量的方法.把实验测得的炸药的总能量与KHTR程序计算的爆热进行对比,二者符合得较好,说明了KHTR程序可用.     

基于Riemann问题的可压缩多介质流体数值模拟及在二维爆炸冲击波传播问题中的应用

为有效提高可压缩多介质流体数值模拟的精度和稳定性,需要准确描述界面的位置以及界面两侧介质间的相互作用。针对JWL、多项式等具有高度非线性状态方程的多种流体间的相互作用问题,提出了一种通用、高效、误差可控的Riemann问题求解方法,能有效提高物质界面上各物理量的计算精度。结合Euler坐标系下的可压缩多介质流体数值方法,建立了一套能够模拟具有高密度比、高压力比以及复杂状态方程的二维多介质流体计算体系;结合网格自适应技术,对TNT空中爆炸自由场、TNT爆炸近区冲击波反射和水下爆炸等问题进行了数值模拟,并与实测结果进行了对比。结果表明,数值计算的爆炸冲击波参数与相关实测结果一致,表明该方法可用于复杂环境下爆炸冲击波传播规律的研究。     

几种不同爆炸冲击波作用的能量谱分析

为得到冲击波能量与目标自振频率之间的关系,利用小波包分析原理对几种不同爆炸冲击波作用进行了能量谱分析,并准确得到各频段的能量值。结果表明,能量谱在某频段的幅值越高,对自振频率在该频段的目标破坏作用就越大。结合各种结构部件的自振频率,分析各种冲击波作用的能量谱,可以选出最适合的药量和爆心距,达到高效毁伤的目的。     

结构内部爆炸冲击波载荷的相似特性

为验证空气中Hopkinson爆炸相似律在结构内爆条件下的适用性,在总结了国内外关于结构内部爆炸载荷常用模型及经典爆炸相似律基础上,利用LS-DYNA软件模拟分析了典型箱体结构内爆冲击波传播特性,并对3种几何相似箱体内典型位置的压力峰值与冲量值进行了对比。结果表明,内爆载荷具有多峰值与作用时间长的特点,其在箱体壁板中心位置压力峰值与冲量值均满足Hopkinson爆炸相似律,但在箱体棱、角等冲击波相互影响作用区域不满足Hopkinson相似律;不同尺寸箱体角隅位置压力峰值差异大于20%,差异随着箱内结构部位的复杂度增加呈现增大趋势;角隅处冲量值与相似比条件下的计算值误差约为1%,明显小于压力峰值差异。     

燃料空气炸药爆炸场参数的试验研究

进行了燃料空气炸药装置的静爆试验，获得了地面超压、作用时间及冲量的实测数据，分析得到了各自的拟合公式。研究结果表明，FAE爆炸场可划分为云雾区、边缘区和冲击波作用区，其中云雾区和边缘区是强毁伤区；在云雾区，超压和冲量波动平缓，保持高超压和大冲量特征，正压作用时间在1．18～1．27ms小幅波动；在云雾区外，超压和冲量呈衰减趋势，其中冲击波作用区较边缘区衰减缓慢，正压作用时间呈增长趋势，尤以边缘区增长更为迅速。     

杀爆战斗部破片和冲击波对目标的耦合作用

为了获得杀爆战斗部对目标作用时破片和冲击波两种毁伤元耦合作用机理,分析了作用时序对耦合作用的影响,并通过量纲分析给出了以有孔平板相对于无孔平板在爆炸冲击波载荷下的中心点挠度增益表征的耦合作用系数。利用AUTODYN软件对爆炸冲击波作用下预制孔及无孔平板的塑性变形进行了数值模拟并进行了试验验证,以模拟结果为数据支撑构建了耦合作用模型,提出了杀爆战斗部对典型目标的耦合毁伤计算公式。应用建立的公式针对某杀爆战斗部对典型目标的毁伤进行了评估。结果表明,当穿孔密度较低时,平板中心点挠度变化并不明显,随着破片穿孔密度的增加和直径的增大,平板中心点挠度增益与孔密度和直径呈正相关的变化规律。采用联合毁伤模型较独立毁伤模型杀伤半径提高,提高幅度最大可达9.5%。     

含铝炸药水中爆炸能量输出结构

通过测定、计算、分析不同类型炸药水中爆炸能量输出参数，揭示了不同类型炸药在水中爆炸能量输出特性，分析了高威力含铝炸药组成铝氧比对水中爆炸能量输出结构的影响。研究结果表明，在一定的对比距离上，当铝氧比为0．35—0．40时，水中爆炸冲击波能达到最高；当铝氧比增大到1．00时，其水中爆炸的气泡能接近最大值。这种方法可使水中爆炸装置能量输出结构与爆炸目标的易损性相匹配，借以提高温炸毁伤效果。     

RDX基铝纤维炸药水下爆炸的能量分析

将RDX基铝纤维炸药和RDX基含铝炸药进行水下爆炸实验,得到两种炸药在不同位置的压力-时程曲线,经过计算得到两种炸药水下爆炸的能量,并以含铝炸药的能量为铝纤维炸药的参考能量,分析两者的差异及造成差异的原因。结果表明,与含铝炸药相比,铝纤维炸药的压力峰值与冲量降低,铝纤维炸药的比冲击波能降低11%～22%,比气泡能降低11%～15%,比爆炸能降低11%～18%。铝纤维炸药的比爆炸能占爆热的73%～82%,低于含铝粉炸药比爆炸能与爆热的比值(89%～94%)。铝纤维炸药能量未达到其参考能量的主要原因是铝纤维直径较大导致反应不充分以及熔喷法制成的铝纤维中Al2O3含量较高。