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。     

TNT坑道内爆炸热作用规律的试验研究

为了研究TNT装药在坑道内爆炸的热效应,开展了1kg和3kg两种质量的TNT药柱在长直坑道内的爆炸试验,采用WRe 5/26热电偶获取了不同爆心距处的响应温度—时间曲线,分析了温度峰值和传播速度随距离变化的规律,以及装药质量对温度峰值和热作用持续时间的影响。结果表明,由于爆炸产物的二次反应,响应温度在上升过程中存在一个延迟台阶;温度峰值和火球传播速度随着爆心距的增加均呈"下降-上升-下降"趋势,上升段位于8～11倍坑道等效直径段,1kg TNT装药坑道内爆炸火球传播速度在上升段达到最大值,为24.69m/s,在最末段速度降至最低,为4.88m/s;1kg TNT和3kg TNT药柱对应的响应温度峰值分别为406℃和575℃,响应温度平均持续时间分别为2.20s和3.30s;试验条件下,相同爆心距处的温度峰值之比和持续时间之比均近似等于两种装药质量的立方根之比。     

内置敏感器件的结构参数对偏心罩EFP成型的影响

为提高爆炸成型弹丸(EFP)的侵彻能力,采用AUTUDYN数值计算软件研究了内置敏感器件结构参数对EFP成型的影响规律,并通过典型末敏弹EFP战斗部侵彻靶板试验对计算模型的可靠性进行了验证。结果表明,敏感器件高度由0.15倍装药高度增加到0.50倍时,成型EFP速度增加1.29%,长径比减小30.9%;敏感器件直径由0.3倍装药直径增加到0.8倍装药直径时,成型EFP速度减小5.14%,长径比减小17.5%;随着敏感器件距起爆点距离由0.1倍装药高度增加到0.55倍时,成型后EFP的速度与长径比先减小后增加,且低值都出现在0.35倍装药高度处;对于阶梯形敏感器件,敏感器件直径比由0.4增加到1.0时,EFP速度减小3.2%,长径比增加39.1%;敏感器件高度比由0.4增加到1.0时,EFP速度减小4.2%,长径比增加38.4%。     

TNT在钢筋混凝土靶中爆炸的试验研究

对TNT炸药进行了不同装药量、不同装药位置钢筋混凝土靶中爆炸作用的模拟试验,用传感器测量了典型位置处的质点压力和质点加速度,对爆炸后效进行了观察.结果表明,装药的爆炸作用与多个因素有关,其中装药量以及埋深对其影响很大;对于直径为1 m,长为1 m的C-35钢筋混凝土靶,药量小于100 g时,无法将其破坏;爆炸近区端面质点的加速度达到10~4 g量级.     

低附带毁伤弹药爆炸威力的理论分析与试验研究

为适应现代反恐作战的需求,提出了一种新型低附带毁伤弹药,根据爆炸力学相关理论建立了杀伤元抛撒速度与复合材料外壳、装药三者之间的关系模型.通过静爆试验,利用压力传感器测试出3种不同装药爆炸后的超压曲线.结果表明,从压力曲线来看复合材料外壳装药与纯炸药、发泡塑料外壳装药爆炸产生的冲击波超压曲线不同,正压作用时间长.最后得出,与传统杀爆弹相比低附带毁伤弹的杀伤区域较小,而在较小的杀伤区域内杀伤效应更强.     

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。     

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%。     

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...     

近临界厚度乳化炸药在金属箔焊接中的应用

为了研究低爆速近临界厚度炸药在金属箔爆炸焊接中的应用,以乳化炸药为例,通过改变其中玻璃微球的含量,探究了玻璃微球含量对乳化炸药临界厚度及近临界爆速的影响;分别采用含质量分数20%和25%的玻璃微球对应的近临界厚度装药进行了TA2钛箔和Q235钢的爆炸焊接,并分析比较了两组焊接效果。结果表明,随着乳化炸药中玻璃微球含量的上升,其临界厚度及近临界爆速显著降低,当玻璃微球的质量分数为5%、10%、15%、20%和25%时,临界厚度分别为7.4、6.8、6.2、6.0、5.8 mm,近临界爆速分别为4285、3676、2970、2600、2359m/s;相比于6.2mm近临界厚度装药,采用6.0mm近临界厚度炸药焊接后得到的复合材料,表面更加平整,边缘无剪切裂纹,结合界面呈现出无缺陷的小波状,拥有更高的结合质量。得出低爆速的近临界厚度炸药适用于金属箔的爆炸焊接。     

MgH2粉尘爆炸的能量释放特性规律

为了探究MgH₂粉尘爆炸的能量释放特性规律,采用改进后的20L球爆炸泄放装置获取了其爆炸压力和火焰传播规律,并分析了现行的工业粉尘爆炸泄放标准对MgH₂爆炸泄放安全设计的适用性。结果表明,密闭条件下,MgH₂粉尘爆炸压力随粉尘浓度的升高呈现先增大后减小的趋势,在750g/m³时达到最大,爆炸指数为310.5MPa·m/s;泄放条件下泄放压力和火焰持续时间主要受MgH₂粉尘浓度影响;导管对泄放有限制作用,当导管长度从30cm增至100cm时,球内最大压力和压力上升速率分别上升了5%和9%;NFPA 68设计标准在250、500、1000g/m³时对MgH₂粉尘爆炸较为适用,但在750g/m³时,标准的预测值低于实验值。因此,仅通过现有的普通工业粉尘爆炸泄放标准对MgH₂进行爆炸泄放安全设计存在一定的安全风险。     

聚脲弹性体“三明治”夹层结构抗爆性能

聚脲弹性体具有良好的力学性能,为研究聚脲作为夹层时靶板的抗爆性能,运用数值模拟对该靶板在爆炸载荷作用下的动态响应过程进行研究,与裸钢板和表面喷涂聚脲弹性体钢板进行对比,主要分析了靶板的变形特点、吸能特性以及对冲击波的衰减;并分析了三明治靶板的面板、夹层、背板厚度变化时对靶板抗爆性能的影响,结果表明,聚脲弹性体能够提高钢板的抗爆性能,作为夹层时抗爆能力更佳;当聚脲夹层厚度为0,2,14,30 mm时,靶板的背压分别为81.78,46.37,7.58,2.28 MPa。三明治夹层结构的面板和背板需要有一定的强度来抵抗变形。     

两种密度DNTF装药的驱动性能及其产物状态方程

为研究装药密度对3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)驱动性能的影响,采用不同的凝固工艺制备了两种密度的DNTF装药试样,并开展了Φ25mm圆筒试验,获得了圆筒壁膨胀位移与时间的关系,计算了爆轰产物在特定相对比容下的比动能及装药的格尼系数,并依据圆筒试验数据拟合了两种装药密度下DNTF爆炸产物的JWL状态方程。结果表明,常温常压凝固工艺条件下,DNTF装药密度仅为1.58g/cm³;在80℃、0.6MPa工艺条件下,装药密度升至1.80g/cm³,较常温常压下提高了13.9%;在装药密度为1.58g/cm³下,DNTF的格尼系数为2.97mm/μs,爆轰产物相对比容为7.0时的比动能为1.471kJ/g;在装药密度为1.80g/cm³下,DNTF的格尼系数增至3.03mm/μs,爆轰产物比动能增至1.716kJ/g,分别较常温常压下提高了2%和16.7%。表明DNTF装药密度的提升不仅能够显著提升单位体积装药的驱动性能,也有利于单位质量装药驱动性能的进一步增强。     

改性铵油炸药连续爆速实验研究

采用连续速度探针研究改性铵油炸药在不同起爆条件下爆速和爆轰成长的连续变化.在起爆条件分别为雷管/160g起爆药柱、雷管/160g起爆药柱/有机玻璃隔板和仅采用雷管时,改性铵油炸药在稳定爆轰阶段的稳定爆速分别为4569m/s、4496m/、4559m/s,爆轰成长距离分别为3.5、7.3和20cm,爆轰成长时间分别为0.01、0.025和0.06ms.结果表明,在相同的装药约束条件下,起爆能量越大,改性铵油炸药爆轰成长时间和爆轰成长距离越短,即越容易发展为稳定爆轰.     

含废弃丁羟推进剂的凝胶炸药

为安全处理和再利用废弃固体推进剂,通过添加单基药将丁羟推进剂再利用制备了灌注式凝胶炸药.采用验证板试验及电离探针法研究了不同装药配比、推进剂颗粒尺寸及装药直径对炸药爆轰性能的影响.结果表明,丁羟推进剂难以发生爆轰,若添加适量单基药,能显著提高炸药的爆轰感度,并降低其临界直径;该凝胶炸药密度为1.6 g/cm3,直径为7...     

低爆速膨化硝铵炸药的配方研究

介绍了低爆速膨化硝铵炸药的制备技术特点 ,通过配方设计及试验研究 ,得到低爆速膨化硝铵炸药的最佳配方 ,其性能为爆速约 2 1 0 0 m/ s,传爆距离在 50 m以上 (装药直径 32 mm)     

Experimental study on the effect of titanium hydride content on the detonation performance of emulsion explosives

In order to improve the explosion characteristics of emulsion explosives, titanium hydride was added to emulsion explosives to produce a new type of hydrogen storage emulsion explosives. Charges with different contents of titanium hydride were evaluated through underwater explosion experiments and detonation velocity tests. The tests on underwater explosion and detonation velocity reveal that compared to pure emulsion explosives, the detonation parameters of emulsion explosives containing titanium hydride showed a trend of first increasing and then decreasing. When the mass ratio of titanium hydride in the emulsion explosive is 1 % to 3 %, all detonation parameters have been improved to a certain extent. When the mass ratio of titanium hydride in the emulsion explosive is 3 % to 10 %, only part of the detonation parameters (specific impulse, specific shock energy, specific total energy and volume energy density) has been improved. The maximum increase of specific impulse, specific shock energy, specific total energy and volume energy density of emulsion explosive containing titanium hydride is 7.06 %, 8.95 %, 3.97 % and 8.22 %, respectively. Based on the analysis, it is evident that though powdered TiH₂ participates in the detonation reaction process of the emulsion explosive, the majority of TiH₂′s energy is released during the secondary reaction occurring after the detonation wave front. Therefore, the detonation performance of emulsion explosives can be effectively improved by adding a certain mass ratio of titanium hydride.     

室内可燃气体-空气预混爆炸特性的数值模拟

采用CFD软件AutoReaGas建立典型的物理模型及数值模型来模拟室内可燃气体泄漏后与空气预混爆炸场的特性。结果表明,点火位置、泄爆压力的改变会对爆炸场内的超温、超压产生巨大影响。泄爆压力越大,产生的超压就越大,而其对温度无明显影响;测点温度对点火位置的改变反应灵敏,同一测点,不同点火位置,距离越近,测点的最大超压越大。这项研究为室内可燃气体爆炸特性及规律的进一步研究提供了理论依据,对于有效预防和控制事故的发生,降低事故中的人员伤亡和减少财产损失具有重要的指导意义。     

预混气体爆炸火焰与压力的耦合振荡特性

为研究预混气体爆炸火焰和压力的耦合振荡特性,自行搭建了尺寸为80 mm×80 mm×1000 mm透明有机玻璃爆炸管道实验平台。实验结果表明,在氧气浓度E和泄爆面积比S变化的条件下,会对CH₄/O₂/N₂预混气体爆炸火焰与压力的耦合振荡产生影响。当氧气浓度E从0.21到0.40变化时,火焰传播时间逐渐缩短,火焰结构发生动态演变,火焰后期的振荡现象愈加明显,同时测到的压力曲线在后期也存在振荡增强现象;当泄爆面积比S从0.125到1.000变化时,E=0.21工况下S=0.125和S=0.250两个工况与其他工况的压力曲线有所不同,出现了一个更高的压力峰值,E=0.30工况下S=0.125也出现了新的压力峰值,E=0.30和E=0.40两种工况的压力峰值都逐渐减小,压力后期的振荡幅值与泄爆面积比有关。     

Energy release of mixed explosives during propagation of a nonideal detonation under conditions similar to the operation conditions of a blasthole charge

Detonation experiments were performed in a specially developed explosive device simulating a blasthole using charges of fine-grained and coarse-grained (granular) 30/70 TNT/ammonium nitrate mixtures of identical density 0.89 g/cm³ in steel shells with an inner diameter of 28 mm and a wall thickness of 3 mm at detonation velocities of 4.13 and 2.13 km/sec, respectively. Despite significant differences in detonation velocity (pressure), identical expansion of the charge shells was observed. On the other hand, numerical simulations of detonation propagation in the explosive device with the corresponding velocities ignoring the possibility of energy release behind the shock front show that the expansion of the charge shell is always greater in the case of a high-velocity regime. It is concluded that under the conditions simulating detonation propagation and the work of explosion products in a blasthole, effective additional energy release occurs behind the low-velocity (nonideal) detonation front. __________ Translated from Fizika Goreniya i Vzryva, Vol. 43, No. 4, pp. 111–120, July–August, 2007.