线型聚能切割器结构参数优化设计及应用

针对钢结构目标,优化设计了一种组合式的爆炸切割装置,此装置可以实现对钢结构目标的快速高效切割。以线型聚能装药为研究对象,采用正交优化设计方法,对线型聚能切割器的药型罩壁厚、顶角、口径、炸高等主要结构参数进行优化设计,并确定了最优线型聚能装药结构。采用该结构参数的线型聚能切割器,能够对典型钢结构目标进行有效切割。     

柱-锥结合线型药型罩射流特性的数值模拟

为了提升线型聚能装药的切割能力,在锥形线型药型罩的基础上设计了一种新型柱-锥结合线型药型罩,并采用数值模拟软件ANSYS/ls-dyna对柱-锥结合线型药型罩、圆弧顶线型药型罩、锥形线型药型罩射流的形成及切割45号钢板的过程进行了数值模拟,通过对比3种结构药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸断裂时间、对45号钢板的切割能力来确定设计方案的可行性。研究表明:柱-锥结合线型药型罩形成射流的头部速度最高,相对锥形线型药型罩提高了约12.6%,相对圆弧顶线型药型罩提高了约5.4%;而且柱-锥结合线型药型罩形成的射流拉伸性能较好,能量更高,对45号钢板的切割能力最强,相对圆弧顶线型药型罩提升了约26.7%,相对锥形线型药型罩提升了约58.8%。     

柱-锥结合线型药型罩射流特性的数值模拟

为了提升线型聚能装药的切割能力,在锥形线型药型罩的基础上设计了一种新型柱-锥结合线型药型罩,并采用数值模拟软件ANSYS/ls-dyna对柱-锥结合线型药型罩、圆弧顶线型药型罩、锥形线型药型罩射流的形成及切割45号钢板的过程进行了数值模拟,通过对比3种结构药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸断裂时间、对45号钢板的切割能力来确定设计方案的可行性。研究表明:柱-锥结合线型药型罩形成射流的头部速度最高,相对锥形线型药型罩提高了约12.6%,相对圆弧顶线型药型罩提高了约5.4%;而且柱-锥结合线型药型罩形成的射流拉伸性能较好,能量更高,对45号钢板的切割能力最强,相对圆弧顶线型药型罩提升了约26.7%,相对锥形线型药型罩提升了约58.8%。     

带隔板线型聚能装药侵彻能力的正交优化

为了获得带隔板线型聚能装药最佳的结构参数,采用正交优化设计的方法,研究了药型罩楔形角2α、壁厚δ、装药高度H、隔板宽度a、隔板楔形角2β5个因素对线型聚能射流的影响,选取L25(55)正交优化表,利用LS-DYNA软件进行仿真计算,得到了5个因素对射流最大速度和射流长度影响的主次顺序,描述了各因素对射流两个指标的影响规律,获得了最佳的结构组合a3-2β2-H5-2α4-δ4。实验证明,该装药结构对钢靶的侵彻深度大于1倍药型罩口宽,提高了线型聚能装药的切割能力。     

带隔板线型聚能装药侵彻能力的正交优化

为了获得带隔板线型聚能装药最佳的结构参数,采用正交优化设计的方法,研究了药型罩楔形角2α、壁厚δ、装药高度H、隔板宽度a、隔板楔形角2β5个因素对线型聚能射流的影响,选取L25(55)正交优化表,利用LS-DYNA软件进行仿真计算,得到了5个因素对射流最大速度和射流长度影响的主次顺序,描述了各因素对射流两个指标的影响规律,获得了最佳的结构组合a3-2β2-H5-2α4-δ4。实验证明,该装药结构对钢靶的侵彻深度大于1倍药型罩口宽,提高了线型聚能装药的切割能力。     

线型聚能装药数值模拟与优化设计

爆炸切割是利用聚能原理来切割坚硬物质的爆炸新技术,线型聚能装药是其中一种常用的装药类型.针对线型聚能装药的主要结构参数,采用DYNA2D程序进行二维数值模拟,与现有理论和试验相符.以数值模拟代替实验,构造线型聚能装药正交设计表,达到了结构参数优化的目的.     

线型聚能切割器水下切割钢板性能的数值模拟研究

借助ANSYS/LS-DYNA软件对线型聚能切割器水下切割钢板性能的影响因素进行了数值模拟研究。重点分析了水介质、有无药型罩和带有空气槽对射流侵彻靶板的特性影响。结果表明:聚能槽内的水介质会阻碍射流的形成,严重影响切割性能;带有空气槽的切割器可以提供射流形成的空间,大幅提高射流的侵彻能力;通过对无药型罩切割器水下切割钢板的数值计算,得到的钢板侵彻深度可达15.3 mm,相比有药型罩时,无药型罩的切割深度有了很大提高,侵彻深度大约是有药型罩的3倍,接近空气中线型聚能切割器对钢板的切割深度17.2 mm。     

线型切割装药

本文扼要介绍了聚能切割装药的三种基本类型:线型切割装药、面对称切割装药和线型弹丸装药。着重介绍了线型聚能装药的作用和几种基本的线型装药:直线切割器、外圆切割器和内圓切割器。     

线型聚能切割器在工程爆破中的应用研究

以线型聚能装药切割器技术在某爆破工程中应用的实例,分析了线型聚能射流切割目标的原理及影响因素,提出了对于一般常用钢构件材料条件下工程爆破采用线型聚能切割器的参数设计方法,进而展望了此器材在工程爆破中应用的发展前景.     

线型聚能切割器在不同连接角度下切割能力的研究

分析了线型聚能装药的切割原理,通过试验研究发现,线型切割器在不同连接角度下,连接处和相连的切割器具有不同的切割能力,能够实现不同的切割效果。经过多次试验,得出线型聚能切割器连接角度大于等于45°时,能满足爆轰传播的条件,但接头处未切断钢板;而连接角大于等于90°时,切割器可以完全切断所要切割的部位。从而切割器的正确连接可减少工程雷管的使用数量,简化起爆网路、提高可靠性,对工程爆破的设计具有一定的参考价值。     

线型聚能切割索在拆除爆破中的应用

作者通过线型聚能切割索对不同介质爆破切割模型试验，进而应用于爆破拆除地下钢筋混凝土管，取得了良好破碎效果，并提出了线型聚能切割索产生金属射流对非均质复合爆破机理探讨，为扩大聚能切割索的应用提供了一定的理论依据。     

线型聚能切割器在不同连接角度下切割能力的研究

分析了线型聚能装药的切割原理,通过试验研究发现,线型切割器在不同连接角度下,连接处和相连的切割器具有不同的切割能力,能够实现不同的切割效果。经过多次试验,得出线型聚能切割器连接角度大于等于45°时,能满足爆轰传播的条件,但接头处未切断钢板;而连接角大于等于90°时,切割器可以完全切断所要切割的部位。从而切割器的正确连接可减少工程雷管的使用数量,简化起爆网路、提高可靠性,对工程爆破的设计具有一定的参考价值。     

桁架结构厂房房顶聚能切割爆破拆除

根据钢筋混凝土桁架结构厂房房顶的结构特点,在保证行车轨道等设施不被破坏的条件下,利用聚能切割技术对其关键部位实施切割爆破。施工中采用了双侧对称爆破切割方案,使房顶结构失稳并一次性塌落。本文介绍了线型聚能切割器参数设计、零炸高试验、起爆网路及安全防护措施,讨论了聚能切割爆破的设计和实施中应注意的问题。同时,简述了利用聚能切割技术拆除大型桁架式构筑物的效果和体会。     

线型聚能装药切割器系统参数研究

为满足某新型战斗部的要求 ,基于定常理论设计了线型聚能装药切割器。利用紫铜和钢药型罩切割器对不同厚度的钢板进行了切割试验 ,得到了一组切割器参数及相应的切割深度。对实际的与理论计算的切割深度进行了比较 ,结果表明 :装药量较大的线型聚能装药切割器 ,其实际切割深度略大于理论切割深度 ,可以满足某新型战斗部的要求 ;同时表明 ,对于小型切割器 ,利用公式 p =2 ·sinα·L ρj/ ρt计算侵彻深度是可行的     

线型聚能装药切割器系统参数研究

为满足某新型战斗部的要求 ,基于定常理论设计了线型聚能装药切割器。利用紫铜和钢药型罩切割器对不同厚度的钢板进行了切割试验 ,得到了一组切割器参数及相应的切割深度。对实际的与理论计算的切割深度进行了比较 ,结果表明 :装药量较大的线型聚能装药切割器 ,其实际切割深度略大于理论切割深度 ,可以满足某新型战斗部的要求 ;同时表明 ,对于小型切割器 ,利用公式 p =2 ·sinα·L ρj/ ρt计算侵彻深度是可行的     

线型聚能切割爆破的理论研究

通过对线型聚能爆炸切割器的高速碰撞问题建立不可压缩流体模型,推导获得了爆炸切割射流参数的解析解,将之与聚能破甲理论结合,详细分析了爆炸切割器的设计要点。文中系统地说明了线型聚能切割爆破的切割深度、切割器设计炸高、聚能罩最佳顶角、聚能罩材料等与切割器参数的关系。进而利用所建立的流体聚能切割理论模型,对聚能切割器顶部同步起爆、沿顶部线性和外表面高速起爆问题都进行了理论解析和研究,分析了各种起爆方式的切割射流与破甲特点,以及对切割器参数设计的影响等。还根据滑移爆轰、等容爆轰、正向起爆对飞片驱动能力的对比分析,结合所建立的聚能切割理论,说明了高速起爆可以提高切割能力的原理。通过分析对比各种装药质量比下飞片的爆炸能量利用率,指出了爆炸切割器设计药量的选取原则。对于复杂的三维爆炸聚能切割理论问题,笔者尽量采用简洁直观的数学方法进行理论推导,着重对物理概念的阐述与分析,以求对线型聚能爆破的理论和技术发展起到促进作用。     

线型聚能切割爆破的理论研究

通过对线型聚能爆炸切割器的高速碰撞问题建立不可压缩流体模型,推导获得了爆炸切割射流参数的解析解,将之与聚能破甲理论结合,详细分析了爆炸切割器的设计要点。文中系统地说明了线型聚能切割爆破的切割深度、切割器设计炸高、聚能罩最佳顶角、聚能罩材料等与切割器参数的关系。进而利用所建立的流体聚能切割理论模型,对聚能切割器顶部同步起爆、沿顶部线性和外表面高速起爆问题都进行了理论解析和研究,分析了各种起爆方式的切割射流与破甲特点,以及对切割器参数设计的影响等。还根据滑移爆轰、等容爆轰、正向起爆对飞片驱动能力的对比分析,结合所建立的聚能切割理论,说明了高速起爆可以提高切割能力的原理。通过分析对比各种装药质量比下飞片的爆炸能量利用率,指出了爆炸切割器设计药量的选取原则。对于复杂的三维爆炸聚能切割理论问题,笔者尽量采用简洁直观的数学方法进行理论推导,着重对物理概念的阐述与分析,以求对线型聚能爆破的理论和技术发展起到促进作用。     

线型聚能切割器及其应用

在爆轰流体力学原理基础上,对线型聚能切割器的参数进行了设计、试验与分析,根据不同拆除切割对象设计了系列规格的切割器,并分别在大型钢结构桥、桁架结构厂房拆除和废旧炮弹销毁中进行了实际工程应用,获得了良好的效果。     

线型聚能切割器的试验研究与应用

在爆轰流体力学原理基础上，对线型聚能切割器的参数进行了设计、试验与分析，根据不同拆除切割对象设计了系列规格的切割器,并分别在大型钢结构桥、桁架结构厂房拆除和废旧炮弹销毁中进行了实际工程应用，获得了良好的效果。     

径向聚能装药的爆炸作用

(一)线型聚能装药目前,国外采用的聚能油井射孔弹、聚能切割弹、压裂弹等均是利用聚能装药,而绝大多数聚能装药是短柱状,聚能穴置于装药的底端,炸药几乎全部采用黑索今、梯恩梯。据我国目前的条件和一般民用工程爆破的特点,我们试验研究了聚能穴沿柱状药包长轴布置的线型铵梯聚能装药。其装药结构如图1所示。