负压环境对炸药爆炸冲击波影响的实验研究

为了研究负压环境对炸药爆炸冲击波的影响,在自制可调真空度爆炸容器中进行负压爆炸实验,采用PCB压力传感器测量罐体轴线固定位置点的冲击波超压,分析了在0、-20、-40、-60、-80、-90、-99kPa等不同负压环境下罐体内测点爆炸冲击波反射超压时程曲线。结果表明,爆炸环境负压降低,测点一次、二次冲击波峰值超压随之降低,在-40kPa和-99kPa负压环境下超压降低显著;爆炸冲击波速度大小与传播介质密度相关,即环境负压越低,气体越稀薄,冲击波传播速度越快;爆炸冲击波速度随环境负压降低而升高,与超压降低强度无相关性;负压环境不改变容器内实验雷管爆炸的气体产物生成量;在近似真空环境中,爆炸冲击波主要以爆轰产物为传播介质,冲击波速度提高受限于爆轰产物运动速度,强度弱,衰减迅速。     

水下爆炸冲击波传播的近似计算

水下爆炸冲击波传播计算由能流密度一时间曲线经验表达式化简。用简单数值积分法解由拉格朗日形式流体动力学方程、Hugoniot方程和能流密度一时间关系式组成的偏微分方程组,不同距离处的冲击波峰值由单点初始数据计算。结果表明,由近似计算方法所得结果与实测数据和相似律结果一致。适当选取起算参数,在5倍装药半径以外的爆炸远场范围计算精度良好。5倍装药半径以内的爆炸近场,冲击波未充分形成,计算方法失效。计算了几种含铝炸药的冲击波传播,表明冲击波能显著影响冲击波传播特性,冲击波能有利于抑制超压衰减。     

爆炸冲击波绕过墙体的数值模拟研究

利用ALE算法和炸药爆轰产物的JWL状态方程对爆炸冲击波绕过墙体的环流现象进行了数值模拟,得到了在爆炸物周围有障碍物的爆炸场初始发展和绕过墙体环流的情况,解析了空气冲击波的绕流规律。实验结果与数值模拟基本相符,反映了爆炸波绕过障碍物的详细过程。     

RDX基含铝炸药水中爆炸近场冲击波特性

通过水中爆炸试验,得到了RDX基含铝炸药在不同比例距离((-R))处的水中冲击波峰值压力、冲量和冲击波能.结果表明,在测试范围内,(-R)＜1.5 m/kg1/3,Al的质量分数为10%～20%时,冲击波峰值压力基本不变;(-R)≥1.5 m/kg1/3时,Al的质量分数为0～30%时,冲击波峰值压力基本不变.测试范围内,Al的质量分数为20%～30%时,冲量基本不变;Al的质量分数小于20%,冲量随Al含量的增加不断增大.(-R)＜1.0 m/kg1/3时,冲击波能随比例距离的增加而不断衰减;(-R)≥1.0 m/kg1/3时,冲击波能随比例距离的增加基本保持不变.(-R)=0.79 m/kg1/3(药柱18倍半径处)时,冲击波能量利用率只有25%左右,初始冲击波能损失了近1/2～3/5.     

爆炸冲击波对人体损伤与防护分析

为研究爆炸冲击波对人的损伤与防护问题,分析了爆炸防护人员损伤的阈值问题,并以"Jose Henrych"经验式为计算模型,探讨了标准TNT炸药在不同当量条件下、在空气自由场中点爆炸时冲击波的变化规律.在此基础上得出了不同装药量时的鼓膜损伤和不同死亡率下的安全距离,经验证,所得结果是准确、可行的.     

负压条件下球形爆炸容器内乳化炸药冲击波参数研究

为了探究负压条件下乳化炸药冲击波参数,在4m直径可调真空度球形爆炸容器内,开展不同负压和不同药量条件下的乳化炸药内爆实验,获得冲击波的超压时程曲线,重新拟合了乳化炸药在不同负压环境下的峰值超压公式和正压冲量公式。结果表明,乳化炸药质量每减少50g,峰值超压平均下降27%;环境压力每降低20kPa,峰值超压平均下降8.66%;乳化炸药在不同负压环境下的正压冲量约为单质炸药的81.3%;负压条件下的乳化炸药峰值超压和正压冲量实验值与传统经验公式相比误差均大于10%,而基于常压实验值拟合的公式与不同工况下的实验值误差均小于4%,能够精确预测不同负压环境下乳化炸药的冲击波参数。     

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。     

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。     

温压药在有限空间内爆炸冲击波的实验研究及数值模拟

将温压药柱放在自行设计的两个相互连接的密闭和半密闭房间,测试了在有限空间内爆炸冲击波的传播特性.通过试验和数值计算,得到距炸点不同距离处的超压曲线.结果表明,与开阔空间不同,密闭空间的超压曲线由多峰构成,经分析发现这是由于密闭空间的结构造成的.采用LS-DYNA有限元程序通过与三维数值模拟分析了爆炸冲击波在有限空间内的传播过程,计算结果与试验结果一致.     

固支矩形钢板近距爆炸的毁伤特性

为掌握金属平板结构在近距爆炸载荷下的毁伤特性,以四边固支矩形钢板为对象,开展了柱形TNT装药近距爆炸毁伤试验,根据试验结果划分了钢板的3种毁伤模式:塑性大变形毁伤、临界起裂毁伤和花瓣状破口毁伤,建立了不同毁伤模式下的理论计算和数值模型,并分析了药量、爆距及钢板厚度对其近距爆炸毁伤特性的影响。结果表明,钢板的塑性最大变形随装药质量增加而增加,随爆距增加而减小;钢板的临界起裂毁伤形式为平行于长边的Ⅰ字形裂纹;爆距保持不变时,钢板的最大破口毁伤直径与药量为正相关,2000g药量时的最大破口直径为1000g药量时的1.18倍;相同药量时,随着爆距的增加,钢板最大破口直径呈先增大后减小的趋势,药量为500g和1000g时,最佳毁伤爆距分别为4cm和5cm。     

炸药水下爆炸冲击波参数的修正

根据有限水域中TNT、钝化RDX的测试结果,结合所采用传感器的特点．得出了一种修正冲击波参数(峰压、比冲能)的方法。结果表明,修正后的峰压与计算值接近,TNT、钝化RDX的比冲能分别占其总能量的46％、44％左右,并使测试总能量占其爆热值的95％以上。     

圆柱壳结构水下爆炸冲击波毁伤的吸收冲量准则

为了准确评估水下爆炸冲击波对圆柱壳结构造成的破坏程度,考虑了冲击波与目标耦合过程中的冲量传递效率因素,给出了球面冲击波作用下圆柱壳吸收冲量的积分计算方法,并提出用其作为圆柱壳结构的毁伤准则威力参量。为了避免工程计算困难的问题,进一步给出了无需积分计算的近似简化算法。借助相关文献数据,对比分析了准则的准确度与适用性。结果表明,相对于冲击波峰压准则、比冲量准则以及能流密度准则,吸收冲量准则可以更准确地对比圆柱壳目标在不同工况下的毁伤效果,与圆柱壳结构毁伤程度具有更强的相关性,均方误差比其他准则降低76%以上;吸收冲量准则的简化计算方法可以准确逼近积分方法的结果,以文中工况为例,相对误差均在0.9%以内。所提出的毁伤准则具有良好的准确度和适用性,为准确评估水下爆炸冲击波对圆柱壳结构的毁伤效果提供了新的支撑。     

TNT、PBX和Hexel空中爆炸冲击波参数的实验研究

利用空中爆炸测试系统,对相同质量不同密度不同装药的TNT、PBX和Hexel进行了空中爆炸参数测试。比较了3种炸药在相同测点处的冲击波峰值超压和冲量的大小。研究了冲击波峰值超压和冲量与比例距离的关系。结果显示,TNT的冲击波峰值超压和冲量明显低于PBX和Hexel;在比例距离（1．8～4．9）m／kg^1/3。范围内,Hexel的冲击波峰值超压和冲量高于PBX。当比例距离为6．1m／kg^1/3时,Hexel的冲击波峰值超压和冲量与PBX相当。     

高海拔地区丙酮空气混合气爆炸极限计算及分析

烟用醋酸纤维丝束生产中,丙酮作为溶剂,其爆炸极限是控制的重要参数之一。对高海拨地区丙酮爆炸的极限做了计算分析,提出了保证安全生产的措施。     

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...     

真空条件下炸药爆炸特性试验研究

为了对比分析公斤级炸药在常压及真空环境下的内爆威力,以JO-8炸药为研究对象,在真空爆炸罐内进行了常压和真空条件下的内爆威力试验,分析了炸药在不同条件下的内爆威力。结果表明,真空条件下,正对爆炸产物传播方向所测壁面反射压峰值、准静态压力峰值分别是侧向的1.12倍及1.67倍,且正对爆炸产物传播方向的效应靶变形也远高于侧向效应靶变形,证明爆炸产物在真空环境下的传播具有明显的方向性;常压下所测壁面反射压峰值、准静态压力峰值分别是真空条件下的1.74倍及5.17倍,且效应靶变形情况相对于真空条件下也更为严重,证明炸药在常压条件下比真空条件下具有更强的毁伤威力,这是由于真空环境下缺少空气介质造成的。     

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。     

爆炸冲击波作用下化工设备易损性研究评述

爆炸冲击波是导致化工园区多米诺效应事故升级的重要原因之一。在文献分析的基础上，本文从爆炸冲击波强度表征、化工设备破坏失效的动力响应、破坏失效概率计算方法、易损性分析等4个方面，指出目前爆炸冲击波作用下化工设备易损性研究存在的不足，进而提出了进一步研究方向，包括不同爆炸类型的超压时程曲线特征与能量频谱规律研究、空间分布参数模型或集中参数模型的定量研究、基于结构可靠性的破坏失效概率计算方法、爆炸冲击波强度参数与设备抗性参数的易损性分析等，在此基础上系统性建立了爆炸冲击波作用下化工设备易损性研究的流程图，指出集中参数的可靠性方法与随机有限元法是爆炸冲击波作用下化工设备易损性研究的关键性方向，为提高爆炸冲击波多米诺效应定量风险评估的可靠度与精确度提供参考。     

冲击波压力传感器灵敏度的动态校准

为了定期校准冲击波测试用压力传感器的灵敏度,采用阶跃压力发生器对测量气体介质的传感器灵敏度进行动态校准,产生的阶跃压力信号最高压力为7MPa;采用水动力脉冲发生器对液体介质动态压力传感器的灵敏度进行动态校准,产生的液体脉冲压力信号最高胝力幅值为140MPa,并可由标准比对传感器准确确定幅值。结果表明,两种方法是准确可靠的,与新出厂校准的动态压力测试用传感器的灵敏度进行比较,相对误差不超过0．6％。     

炸药空中与水中爆炸冲击波超压的换算关系

通过经验公式分析及模拟实验研究,对炸药装药空中与水中爆炸产生的冲击波超压换算关系进行了研究.结果表明,当比例距离r=R/W1/3的取值范围在1.5～2.5时,炸药装药空中与水中爆炸冲击波超压有定量的换算关系,并拟合出确定的换算公式.通过理论和经验数据分析,得出其他装药水中冲击波超压TNT当量的换算方法,冲击波参数TNT当量应根据炸药水中爆炸的冲击波能进行换算.通过对比证明,根据冲击波参数TNT当量修正后的经验公式计算结果精度可以满足工程设计使用.