水下爆炸冲击波作用下舰船总纵强度工程预报方法

水中兵器战斗部在水面舰船和潜艇附近爆炸对船体的总纵强度毁伤是目前国际上研究的前沿和热点。基于Taylor平板理论,计及自由液面截断效应,对船底表面处的耦合压力进行修正,推导并建立船体梁爆炸冲击弯矩的理论与计算方法,提出一套用于水下爆炸作用下船体梁总纵强度估算方法。通过实验数据验证理论方法的正确性。结合理论方法开发相应的总纵强度预报软件,为舰船在冲击波载荷作用下的总纵强度工程化预报提供参考。     

水下爆炸作用下舰船总纵强度模型实验方案研究

考虑了自由场中水下爆炸一次冲击波和气泡脉动相似律,研究了在大缩尺比船模水下爆炸实验中,使用畸变模型实现对原型总纵强度准确预测的方法。考虑模型的制造工艺性,对缩比模型的板架结构进行改造生成畸变模型。通过对四种舰船缩尺实验方案进行水下爆炸数值计算分析,并对实际模型横剖面弯矩预测偏差进行总结,得到当缩尺比为1/4、畸变系数为3时,实验模型能在工程精度范围内实现对原型横剖面弯矩的准确预测,同时满足制造工艺和经济性的最终实验方案。文章的结论可为大缩尺比船模水下爆炸实验的工程应用提供参考。     

等效爆炸载荷下FRP船体结构的性能比较

水下爆炸对船体的作用一是直接压力,另一个是使船体产生加速度,而且,不仅仅是船体产生加速度,其附加质量(也称附连水质量)也产生相应的加速度,即:爆炸要同时改变船体和附加质量的动量和动能。水下爆炸作用下结构物的相应研究极其复杂,计算量极大。该文以复合材料船体结构形式选型为目的,根据能量原理、动量原理和达朗贝尔原理,将爆炸载荷等效为静载。研究5种船体构造形式对此等效静载的响应,据此选择船体结构形式。5种船体型线相同,结构形式分别为单板横向加筋、单板纵向加筋、单板双向加筋、硬壳式和夹层式结构,在船体所受外载相同,船体重量相等的条件下,通过有限元法,分析等效水下爆炸载荷下船体的响应与性能。根据船体的应力与变形分析,对其强度、刚度、剖面模数及综合性能进行比较,为结构选型提供数值分析依据。挑选出既符合结构性能,又能满足使用要求的结构形式。     

遭受水下爆炸的舰船缩比模型毁伤评估

对某型舰船缩比模型遭受水下爆炸的弹塑性动力响应进行数值仿真与实爆试验研究,基于总纵强度毁伤和局部塑性变形的表征参数进行毁伤等级评估。结果表明,加速度响应和毁伤等级随冲击因子增大而增大,局部响应与船体振型相关,局部塑性变形毁伤等级最高时总纵强度毁伤等级并不是最高。研究成果可为实船爆炸试验评估提供参考。     

水下爆炸作用下弹塑性船体梁整体运动模型及损伤特性

针对水下爆炸作用下舰船整体运动响应的理论预报问题,将船体结构简化为等截面直梁,以炸药在船体梁中部正下方爆炸工况为研究对象,将水下爆炸载荷压力曲线划分为5个典型阶段,建立了冲击波和气泡联合作用下船体梁整体运动的简化理论模型,分别研究了船体梁全弹性和弹塑性运动模式,特别分析了梁进入塑性运动后反复加载、卸载的响应过程,最后结合船体梁模型水下爆炸实验结果对该理论方法进行了验证,同时对比分析了爆距、梁长等参数变化对梁整体运动响应的一般影响特性。研究表明:所建立的水下爆炸作用下船体梁整体运动响应理论模型能够反映船体梁发生整体弹性和塑性运动时的响应特征;当水下爆炸近距发生于梁中部正下方,且爆炸气泡第一次脉动频率与梁一阶湿频率相近时,船体梁更容易发生整体中垂损伤。     

水下爆炸气泡射流对船体破坏效应研究

兵器水下爆炸时,由于船体边界存在影响了气泡自由膨胀,使气泡上升过程中会朝船体方向运动,气泡被船体吸引破裂后形成的高速水射流是舰船结构毁伤的重要因素。基于GeersHunter理论,将射流形状等效为水柱射流,采用数值仿真计算方法研究气泡射流对舰船结构的破坏效应。研究结果表明:气泡射流对船体结构的二次加载压力能使船体外板出现较大范围的塑性变形,使船体结构受到严重二次毁伤。     

水下爆炸近距气泡作用下船体箱型梁损伤特性数值模拟方法研究

为了研究水下爆炸近距气泡作用下船体结构损伤特性的数值模拟方法,以某实船缩比试验模型——箱型梁为仿真对象,应用MSC-DYTRAN非线性瞬态有限元分析软件,建立了船体箱型梁在水下爆炸近距气泡作用下的仿真模型,欧拉水域中考虑静水压力场,采用开放式流场边界技术处理流场边界,应用自适应网格技术处理多材料多欧拉域,引入修正的冲击波压力场对冲击波作用阶段进行修正。对冲击因子为0.236的典型试验工况进行数值模拟,分析了箱型梁在近距气泡作用下的破坏机理,并将数值计算结果与试验结果进行对比,结果表明:船体结构与气泡相互作用规律、船体结构的破坏模式及典型部位的应变时程曲线与试验结果吻合良好,两者误差在25%以内,该方法为利用数值手段研究爆炸气泡对整船的毁伤特性提供了一个有效的解决途径。     

圆柱壳结构水下爆炸所致鞭状运动特性研究

针对水下爆炸产生的周期性气泡脉动载荷诱导潜艇等细长体结构鞭状运动危及总强度问题,对鞭状运动特性进行研究。采用Morison相对速度模型与船体梁显式积分法,建立圆柱壳结构水下爆炸载荷的鞭状运动工程计算模型,并用试验结果对模型进行验证;通过对水下爆炸诱导的鞭状运动时、频域特性分析,获得爆点水深、轴向偏移、爆距等工况参数对其影响规律,可为潜艇抗冲击设计、研究提供参考。     

基于CEL法的破损边界附近气泡动力学特性研究

为研究船舶受到水下爆炸冲击波打击后遭受气泡二次冲击,对船体产生破损甚至折断这一类问题,气泡与破损边界的相互作用机理。将破舱壁面简化为具有圆形破口的弹性壁面,基于耦合欧拉-拉格朗日法建立了破损边界附近水下爆炸气泡动力学模型,将数值结果与模型试验结果进行对比,验证了所建立方法的有效性。在此基础上,研究了气泡射流、气泡体积、脉动周期,以及气泡对壁面冲击损伤的影响,探明了不同破口参数下气泡的脉动规律和射流穿透破口、撕裂等特征规律。为高能武器的研发和舰船破损后安全防护提供理论和技术支撑。     

基于双渐进方法的水下爆炸气泡载荷作用下舰船的动态响应分析

通过建立一套有限元方法与双渐进方法（DAA）相结合的计算程序,研究了水下爆炸气泡作用下舰船模型的动态响应。阐述了水下爆炸气泡与水面舰船结构之间的流固耦合理论分析。分别建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和一个水面舰船船体模型。研究了气泡作用下船模的总体响应和局部响应。得到了不同位置的加速度,速度和位移时程曲线。详细讨论了水下爆炸气泡作用下船模总体响应和局部响应的特征与机理。     

石松子粉尘爆炸危险性及抑爆研究

为了研究粒径对石松子粉尘爆炸危险性的影响,采用Godbert-Greenwald(G-G)炉和20 L球爆炸装置对石松子粉尘云进行了试验,分析了粒径对爆炸特性的影响,并探讨了Si O2和NH4H2PO4对石松子粉的抑爆效果。结果表明:粒径越小的粉尘着火温度越低,潜在危险性更大;粒径小于48μm的粉尘,在质量浓度为750 g/m3时达到最大爆炸指数22.61 MPa·m/s,其爆炸危险性为Ⅱ级,相比于粒径小于75μm的粉尘,爆炸危险性更高;添加Si O2和NH4H2PO4后,能够显著降低石松子粉的爆炸压力和爆炸指数;与Si O2相比,NH4H2PO4具有更好的抑爆效果。     

泄压与隔爆联用的粉尘爆炸压力特性

作为目前市场上运用最广泛的隔爆产品,隔爆翻板阀一般与泄压板联用,以防止粉尘爆炸传播。为了探究粉尘爆炸时泄压与隔爆联用对容器内压力及隔爆效果的影响,进行了工业规模的粉尘爆炸实验。实验结果表明:由于隔爆翻板阀的影响,容器内部出现了二次峰值压力;随着隔爆翻板阀安装距离的增加,容器内两个峰值压力的时间间隔从28.2 ms增加到62.3 ms,且到达隔爆翻板阀前的峰值压力从0.067 MPa上升至0.101 MPa;泄压面积的增大会导致容器内部和隔爆翻板阀前端峰值压力降低,并可能导致隔爆失败。     

爆坑尺寸的计算与试验研究

为了研究爆坑尺寸与爆炸位置和爆炸当量的函数关系,归纳了国内外炸药近地面爆炸成坑效应研究情况,分析了爆炸形成的爆坑尺寸计算公式和适用条件,并将野外爆炸试验的数据与计算公式及相关文献给出的试验结果进行对比,分析了结果偏差所产生的原因。结果表明:爆坑尺寸计算公式需考虑爆炸高度的影响,还应结合一定次数的场地试验来得到不同场地上爆炸成坑尺寸与爆炸当量和爆炸高度的函数关系,并且考虑炸药种类;同时爆坑试验结果离散性大,爆坑尺寸计算公式应采用上下限的形式。     

天基核爆探测系统初步分析

在分析我国发展位于卫星上的核爆探测系统的可行性的基础上,探讨了利用核爆光度波形和核爆电磁波进行探测的基本方法．     

关于爆破和爆炸的世纪思絮

本文回顾了２０世纪爆破漏斗原理的扩展和异化过程，指出２０世纪是爆破与爆炸工艺协同发展的世纪，预测了２１世纪中内部药包和大抵抗线药包技术将在山河改造中发挥作用，可能出现高效缔合键能炸药和核炸药和平利用，爆破同时伴生产品的产业也将发展。     

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。     

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。     

半无限土介质中集团装药爆炸空腔的数值模拟

利用LS-dyna3D有限元程序,运用非线性动力学基本理论和算法,针对集团药包对半无限土介质中爆炸时空腔的形成和发展规律以及鼓包的运动规律等问题,进行了数值模拟研究,将模拟计算结果与现有实验研究成果进行了对比,并分析了数值模拟和模拟计算结果的正确性.     

粉尘爆炸防护措施的研究进展

随着工业现代化的发展,粉末技术应用越来越广泛。由于人们对不同物料粉尘的危害认识不清,特别是粮食粉尘和金属粉尘爆炸机理和防治技术研究不够系统、深入,缺乏有效的粉尘爆炸安全防护,导致最近几年粉尘爆炸事故频繁发生。为预防和控制粉尘爆炸事故,更加深入地了解粉尘爆炸,首先从粉尘爆炸的机理和必要条件介绍了粉尘爆炸;其次,总结了粉尘爆炸防护措施的试验研究现状,对惰化技术、泄爆技术、抑爆技术3个方面进行阐述。此外,分析目前防护措施的不足,并提出将来发展的方向,为粉尘爆炸防护研究提供引导作用。     

铣销镁粉爆炸危险性及防爆措施

小型爆炸容器内测试了镁粉最大爆炸压力 ,在实际工业规模所使用的振动筛中 ,对镁粉半成品的筛分分级的爆炸性等进行了测试 ,分析了生产线粉尘爆炸的危险性 ,提出了相应的防爆措施