压电传感器受爆炸瞬变温度影响的试验研究

为了研究压电式压力传感器在爆炸冲击波压力测试中受瞬变温度的影响,首先对瞬变温度对压电式压力传感器的影响因素进行了讨论,然后利用CY-YD-205型压电式压力传感器在爆炸试验坑中进行了冲击波压力测试,对该传感器采用无热防护措施、涂抹凡士林热防护和覆盖玻璃纤维布热防护3种措施同时进行对比试验.基于爆炸冲击波压力实测数据的分析,阐述了爆炸产生的热辐射对压电传感器的实际影响,并验证了传统热防护措施的有效性.     

TNT炸药爆炸场中三波点轨迹的数值模拟研究

预测三波点的位置以及三波点的变化规律,对于准确评估大当量炸药或战斗部的威力有着重大的意义.本文基于AUTODYN有限元分析软件,利用数值模拟的方法对爆炸场中的三波点轨迹进行了研究,经初步分析表明,在爆炸场中,爆炸冲击波总是以炸药为中心向周围扩散,三波点高度轨迹均保持不断升高的趋势.在中场时(爆心距4 m～7 m)无论改...     

地面反射压测量传感器安装结构模拟实验研究

爆炸场试验中,强烈的高温场、机械冲击和振动等会使冲击波超压传感器产生寄生输出.本文基于冲击和振动对冲击波压力传感器测量的影响,设计了一种用于地面反射压测量的传感器安装结构,并开展了相关的模拟实验研究.通过力锤敲击传感器安装平板,同时得到有该安装结构的传感器和无该安装结构的传感器所测量的数据.对测量数据分别进行时域信号和频率信号比对分析,分析结果表明:该传感器安装结构能有效抑制机械冲击对压力传感器测量的影响,适用于爆炸场冲击波超压测量.     

凹陷地形对固体推进剂近地爆炸冲击波影响的数值分析

固体火箭发动机推进剂爆炸冲击波超压测试试验中,爆炸后地形的改变会使冲击波的传播过程和压力分布发生改变,导致超压测量结果小于理论计算结果。为了研究推进剂爆炸后地形结构对冲击波压力的影响,利用Autodyn软件使用Lagrange/Euler耦合的方法,计算了距离地面高度为1 m的950 kg推进剂在平整和凹陷两种地形工况下,爆炸冲击波的压力分布和贴地位置冲击波的超压曲线。结果表明,当推进剂下方存在凹陷地形时,地形的反射作用使推进剂爆炸形成的半球状冲击波波面压力在半球的上侧较高,而在半球的近地侧较低;而推进剂下方平整时,推进剂爆炸形成的半球状冲击波在半球近地侧较高,而在半球上侧较低。推进剂下方有凹陷地形时,爆炸形成的冲击波在贴地位置的压力比推进剂下方平整时小,同一贴地测点的冲击波到达时间也滞后。推进剂下方有凹陷时,爆炸冲击波超压曲线小于推进剂下方地形平整的超压曲线,这个结果解释了工程试验中大炸坑的推进剂爆炸超压试验中,超压的实测数据小于理论计算和数值仿真的现象。     

柔性传感冲击波瞬态压力测试方法

针对爆炸场冲击波毁伤效应评估需求,研究一种柔性传感冲击波瞬态压力测试方法。在平面或弧面基底上研制专用的PVDF柔性薄膜传感器,通过存储测试技术记录压力信号,此方法适用于爆炸现场不同环境的测试。通过激波管校准系统分析薄膜传感器的动态特性,上升时间为100μs,可用于测量爆炸场冲击波压力。研制适用于柔性传感器的微型存储测试系统,以FPGA为控制核心,体积小于1 cm3,采样速率为1 MHz,存储容量为1 Mbit。利用小当量爆炸物进行冲击波的压力测试试验,结果表明,测试系统可初步应用于瞬态压力测试,可通过改进薄膜粘接工艺改善动态性能。     

TNT炸药爆炸场中三波点的数值模拟

准确预测三波点的位置和揭示三波点的规律,对工程防护和实现弹药的高效损伤有着重要作用。基于LS-DYNA有限元软件,利用数值模拟方法研究了TNT炸药在混凝土地面上形成爆炸冲击波的三波点运动轨迹,并初步揭示了炸高、药量和炸药形状等因素对三波点高度的影响。研究表明:在爆炸场中,爆炸冲击波以炸药为中心向四周传播,三波点轨迹的高度均呈现逐渐增高的变化趋势。不论改变炸药的药量还是炸高,三波点高度的增速在中场(4.0⁷.0 m)都较缓,而进入远场(>7.0 m)增速骤增。当炸药的炸高和药量相同,炸药形状不同时,圆柱状炸药在中场爆炸形成的三波点高度比长方体炸药略高,且高度增速都较缓;而在远场三波点的高度基本相等,且增速急剧上升,趋于定值。与炸药形状的影响相比,炸高和药量对TNT炸药爆炸冲击波的三波点高度的影响较大。     

爆炸桶中冲击波超压测试方法研究

为准确测试含能破片在密闭容器中的爆炸冲击波超压,设计一种高效的压力测试方法。该方法采用粘土、硬橡胶垫、钢垫片来避免压力传感器与爆炸桶桶壁的硬接触,基本消除传统测试方法带来的桶壁振动噪声干扰。通过靶场实测结果表明:改进后的传感器测试结构可有效隔离振动噪声,大大减弱桶壁振动对传感器压力测试的影响,获得爆炸桶内壁上有效的含能破片冲击波超压压力数据,满足测试要求。     

压杆应变式压力传感器在爆炸冲击波载荷测试中的应用

在容器内实施化学爆炸时，容器内壁上冲击波载荷的确定是进行爆炸容器结构动力响应分析、安全评估和工程设计的基础。获得比较准确、可靠的爆炸容器内壁上作用载荷的时间历程及分布情况，对研究结构动力响应意义重大。文章采用压杆应变式压力传感器来测量爆炸冲击波载荷，这种传感器解决了普通传感器在高频压力脉冲下频响低且容易损坏等问题。压杆应变式压力传感器为一细长弹性杆，爆炸冲击波作用在杆的一端，在杆中激发一维弹性应力波，通过测量杆上适当位置处的应变，利用一维弹性应力波理论可以计算出作用在杆端的爆炸冲击载荷。文章根据一维弹性波理论，设计了满足所需频响、上升时间、持续作用时间等参数要求的压杆应变式压力传感器，其材料为高强度钢，采用动态应变放大器和数据采集仪组成测量系统。通过实验，获得了比较完整的容器内壁上冲击波载荷曲线，测量结果的重复性和一致性很好。经分析表明，压杆应变式压力传感器能准确地测得容器内壁上冲击波荷载的幅值和比较完整的曲线，对爆炸冲击波载荷测试来说，是一种比较准确可靠的传感器。     

直坑道内爆炸冲击波超压传播规律研究

为获得直坑道内爆炸冲击波的信号特征和传播规律,基于某基地已建成的爆炸坑道设施,通过进行多次TNT和温压药剂爆炸试验,并利用测试系统记录坑道内冲击波数据,分析了实测的冲击波数据和分类冲击波波形.得到了直坑道内爆炸冲击波传播的一般规律,和由实测数据拟合出的坑道内爆环境下不同药量的冲击波超压沿等截面直坑道传播的拟合方程,可为传感器选型及坑道内爆炸试验的威力评估提供依据.     

TNT炸药爆炸场中三波点的数值模拟

准确预测三波点的位置和揭示三波点的规律,对工程防护和实现弹药的高效损伤有着重要作用。基于LS-DYNA有限元软件,利用数值模拟方法研究了TNT炸药在混凝土地面上形成爆炸冲击波的三波点运动轨迹,并初步揭示了炸高、药量和炸药形状等因素对三波点高度的影响。研究表明:在爆炸场中,爆炸冲击波以炸药为中心向四周传播,三波点轨迹的高度均呈现逐渐增高的变化趋势。不论改变炸药的药量还是炸高,三波点高度的增速在中场(4.0~7.0 m)都较缓,而进入远场(7.0 m)增速骤增。当炸药的炸高和药量相同,炸药形状不同时,圆柱状炸药在中场爆炸形成的三波点高度比长方体炸药略高,且高度增速都较缓;而在远场三波点的高度基本相等,且增速急剧上升,趋于定值。与炸药形状的影响相比,炸高和药量对TNT炸药爆炸冲击波的三波点高度的影响较大。     

运动炸药近地爆炸冲击波场特性研究

为研究运动炸药近地爆炸冲击波场分布特性,运用AUTODYN软件对不同运动速度炸药近地爆炸过程进行数值仿真,地面超压峰值仿真结果与等效经验公式计算值符合程度较好。通过对扰动压力场、爆炸初始压力场以及地面特征位置峰值超压的对比分析,得到炸药运动速度对近地爆炸冲击波场分布的影响规律。研究结果表明:炸药运动速度对地面冲击波峰值超压有增益作用,随着炸药运动速度的增加该增益作用增强;炸药运动速度对地面峰值超压的增益作用随比例距离的增加逐渐减弱,3倍比例距离外可认为无明显差异。     

坑道口部Ｂ炸药爆炸冲击波传播速度模型试验研究

准确计算口部内爆炸条件下坑道中冲击波传播速度的变化规律,是坑道工程中防护设施抗精确打击设计的前提。为此,在野外进行１０次模型坑道内爆炸试验。模型坑道由可拼装式钢结构单元组成,净截面积为６０ｃｍ×６０ｃｍ,Ｂ炸药装药量范围为７５ｇ～５００ｇ。通过安装于坑道侧壁上的压力传感器实测冲击波波形,由实测数据拟合出坑道口部内爆炸条件下冲击波沿等截面直坑道传播的速度模型。算例分析表明,所拟合的坑道内冲击波传播速度的工程经验模型具有较高实用价值。     

战斗部室内动爆冲击波超压测试数据处理方法

本文较为详细地介绍了战斗部爆炸时冲击波的形成过程、近壁面处冲击波的反射规律,并对动爆情况下的干扰因素以及对测试带来的影响进行了简要分析;同时,介绍了战斗部在密闭空间内爆炸数值仿真方法;结合试验实测数据,介绍了战斗部动爆冲击波超压测试数据的处理方法.     

扫雷防护装具对胸腹部冲击波防护性能测试技术研究

为研究爆炸冲击波作用下扫雷防护装具对胸腹部的防护性能，探索高效试验方法及测试手段，健全单兵防护装备试验研究指标体系，提升单兵防护装备整体性能。以两套扫雷防护装具为试验研究对象，在不同密封处理条件下基于HybirdⅢ假人模型模拟设计了扫雷排爆作业手在典型跪姿作业姿态下的实爆试验。爆炸冲击波通过50 g TNT药柱爆炸产生，在假人模型胸腹部处安装两个壁面超压传感器对4次实爆试验产生的冲击波超压进行实测，并以爆源为基准在相对同一距离设置了自由场压力传感器用于测试数据对比。利用假人数据采集系统获取了冲击波侵彻扫雷防护装具经衰减后，超压作用到胸腹部的全过程数据。通过数据处理得到了胸腹部遭受爆炸冲击时的压力-时间曲线，并对超压峰值衰减率进行了对比分析。试验结果初步验证了接缝处密封性能越好，防护性能越高，从而表明高密封性能的防护装具对爆炸冲击波的绕射有一定的阻碍衰减效果，可一定程度降低叠加超压对胸腹部造成的损伤。本文试验设计与数据分析可用于后续装备性能改进和试验方法研究。     

坑道内冲击波冲量传播规律的试验研究

为获得坑道中冲击波冲量的传播规律,共进行了20次坑口外装药比例模型爆炸试验.模型坑道为等截面钢筋混凝土直墙圆拱结构,截面积为0.67m2,TNT炸药的装药量范围为1000g～4600g.用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形,分析了实测的冲击波波形和冲击波冲量的传播规律,由实测数据拟合出了装药在坑口外爆炸情况下,冲击波冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验模型.算例分析表明,该文提出的冲击波冲量工程经验模型具有一定的应用价值.     

一端开口圆筒形爆室线状装药爆炸冲击波峰值压力计算分析

建立了线状装药在一端开口爆室中心爆炸时,空气冲击波峰值压力的计算模型,该模型考虑了线状装药长度和爆轰波速度及圆筒内壁反射作用对爆炸流场基本参数的影响,并利用计算模型对爆室内线状装药爆炸压力进行了分析计算,计算结果与实测数据吻合较好。     

爆炸场温度传感器工程安装方式数值模拟研究

爆炸场温度工程测试过程中,传感器的工程安装方式对准确获取爆炸场温度具有重要意义.为了实现传感器准确测量,利用AUTODYN数值模拟软件建立数值仿真模型,针对两种不同安装方式即传感器正对爆心水平安装与传感器相对爆心垂直安装进行模拟仿真实验.仿真结果表明:传感器正对爆心水平安装数值模拟结果与原始数据更接近,随着传感器安装角...     

火炮膛内多测试装置同步测试方法

目前火炮膛内压力测试都是通过在膛内固定位置安放测试仪器来获得各定点压力数据,由于各测试装置的触发时间不一致,获得的各位置膛压数据相互之间没有统一的时间基准,因此该文开展火炮膛内压力场分布测试方法的研究。对传统的放入式电子测压仪的顶部端盖结构和触发方式进行改进,以火炮发射时产生的光信号为测试装置同步外触发信号,实现火炮膛内多测试装置同步测试。通过ANSYS仿真软件对测试仪端盖进行静态载荷分析和密闭空间内火药燃烧压力场的动态变化进行仿真,为研究火炮膛内压力分布规律及进行多点同步实测试验提供技术支持。     

集中药包与条形药包水下爆炸能量测试

介绍了集中药包和条形药包水下爆炸能量计算公式，利用石英压电式水下传感器在集中药包比例距离0．25≤W^1/3／R≤0．45和条形药包比例距离0．116≤W^1/2／R≤0．509范围内实测了两种药包冲击波参数和气泡波参数，采用最小二乘法对测试的数据进行了回归，得出两种药包冲击波阵面压力、爆炸总能量与对比距离之间的关系。研究结果表明。条形药包冲击波阵面压力较集中药包衰减慢，作用时间长。两种药包水下爆炸气泡波比冲能相同，条形药包冲击波比冲能比集中药包高17％。     

混凝土中多点同步爆炸能量聚集效应分析

根据混凝土中C-J爆轰理论,用AUTODYN软件分别对1、2、4、5点装药在混凝土中的同步爆炸进行了数值模拟。通过数值仿真所得数据,分别从爆炸应力波和爆炸能量角度研究了多点爆炸能量聚集效应。结果表明:在相同装药当量条件下,多点爆炸应力波在装药对称位置发生相互作用压力叠加,造成混凝土变形能密度及内能密度较单点爆炸时显著下降,提高了装药的能量利用率,从而导致多点起爆毁伤区域较单点爆炸时增大。另外,由无量纲分析建立了较合理的能量耦合系数模型,为混凝土中多点爆炸毁伤效果提供理论依据。