水底爆炸气泡脉动特性

为研究水底爆炸气泡脉动特性,采用PAMFLOW软件和基于JWL状态方程的气泡脉动计算程序对水底爆炸气泡脉动特性进行了数值计算,并用经验公式对自由水域爆炸气泡脉动特性进行了计算.计算结果表明水底爆炸在整个气泡运动过程中,气泡的中心向海底贴附,并形成指向海底的高速射流,气泡被压扁;水底爆炸的气泡膨胀半径大于在无限水域中爆炸;2种数值计算结果比较吻合,且与经验公式计算结果相符,说明采用这2种数值计算方法来研究水底爆炸气泡脉动特性合理.     

浅水中爆炸水底介质对水中冲击波峰值压力影响的试验研究

作为评判水中爆炸冲击波强度的一个重要因素,水中冲击波峰值压力研究至关重要。在满足爆炸相似律的基础上对水中爆炸试验的相似要求进行推导,建立试验条件下水中冲击波峰值压力的回归模型。在两种水底介质、不同水深情况下进行试验,采集不同测点的水中冲击波的峰值压力,运用π定理和量纲分析、最小二乘法对试验数据进行分析,得出了符合爆炸相似律的公式,并验证了回归公式的准确性。通过显著性检验可知浅水中爆炸中测点和装药的距离对水中冲击波峰值压力的影响最大,水深因素的影响可忽略。对不同水底介质试验中的数据分析得出水底介质对峰值压力影响较大,软泥夹石水底试验中测得冲击波峰值压力约为软泥水底试验中冲击波峰值压力的4/3倍。     

水下爆炸冲击波的数值模拟与试验研究

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,对小当量TNT炸药在无限水域内爆炸进行数值模拟,并将数值计算结果与实验室内实测数据以及传统的经验公式计算结果进行对比。分析发现:用传统的经验公式计算小当量TNT炸药在水下爆炸时的爆炸冲击波压力峰值,与实测值相比存在较大误差;运用有限元显式动力分析方法计算得到的水下爆炸冲击波压力峰值与实测值相吻合,并且水下爆炸冲击波波形相近。对数值计算值进行拟合得到水下爆炸冲击波压力峰值的计算公式,可以对同等条件下的水下爆炸试验进行估算。     

港口水下爆炸荷载冲击特性研究

采用数值仿真方法研究港口水下爆炸荷载的冲击特性,并与经验公式及实验结果比较验证数值模拟方法的正确性;分析水下爆炸冲击波传播过程与气泡膨胀规律。研究表明,港口水下爆炸气泡膨胀荷载不可忽略,由比冲量知,大部分区域气泡膨胀荷载大于冲击波荷载;自由水面对冲击波荷载与气泡膨胀荷载均影响较大,越接近水面二者比冲量越小,气泡膨胀荷载衰减越快,在水面附近其冲量甚至会小于冲击波荷载。水底对气泡膨胀荷载影响不大,而对冲击波荷载影响较大。受水底反射波影响,冲击波作用时间缩短,导致比冲量迅速减小。水底有淤泥层时,冲击波在泥层与水体交界面反射不显著,水底反射冲击波主要来自泥层底部与岩石层分界面。     

植物秸秆吸能缓冲特性研究

植物秸秆是我国一笔巨大的经济资源.采用数值方法计算了冲击波与植物秸秆相互作用的过程,并通过爆炸实验对爆炸冲击波在植物秸秆材料前后压力分布进行了测试,数值计算结果和实验都证明植物秸秆是良好的吸能缓冲材料.     

硬岩中爆炸冲击波衰减规律的数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立了硬岩介质中装药爆炸的数学模型,对硬岩体中的爆炸冲击波的传播衰减规律进行了数值计算。数值计算模型计算得到的爆炸冲击波压力与经验公式计算的冲击波压力数据基本一致,验证了该模型的正确性。     

AUTODYN水下爆炸数值模拟研究

采用AUTODYN数值计算软件,对TNT水下爆炸冲击波传播过程进行了数值模拟.计算结果表明,爆炸初期炸药中的爆轰波和水中冲击波是高频波,炸药及其附近水域需要足够细密的网格才能反映出这种特性,建议按照峰压衰减时间常数内至少采样100次的标准划分网格;同时应采用较小的人工粘性系数,减少对冲击波峰值超压的抹平,并对计算结果进行低通滤波,这样计算得到的冲击波压力曲线与经验公式计算曲线吻合得较好,不但可以准确捕捉冲击波峰值压力,而且能够比较准确地计算冲击波在水中传输时的衰减演化过程.     

TNT装药爆炸波在刚性平面上方传播反射的数值研究

为研究爆炸冲击波传播和平面反射现象,运用显式非线性动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对柱形TNT装药在刚性平面上方爆炸产生的冲击波的传播和反射进行了数值模拟,将数值计算结果与试验结果和公式计算值进行了对比,结果表明利用数值模拟能够较好地反映压力场分布情况及爆炸冲击波传播、正反射、正规斜反射到马赫反射的演变过程;研究了装药形状对反射平面测点超压的影响。     

植物秸秆隔爆性能研究

植物秸秆是农作物的副产物。由植物秸秆为原料的减振材料制造工艺简单，生产效率高，综合成本低，减振缓冲性能好。通过爆炸实验对爆炸冲击波在植物秸秆材料前后压力分布进行了测试，并采用数值方法计算了冲击波与植物秸秆相互作用的过程，实验和数值计算结果都证明植物秸秆是良好的隔爆缓冲材料。     

含铝炸药近场水下爆炸冲击波的实验及数值模拟

含铝炸药能改善能量的输出结构,增强爆轰产物的做功能力,将其应用于水下爆炸,能显著提高水中兵器的爆炸威力和毁伤能力。基于电测法采用PVDF压力传感器开展含铝炸药RL-F和TNT近场水下爆炸冲击波实验,并采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)法对其进行模拟;通过将仿真结果与实验值及经验值对比,结果表明采用合理的边界条件、计算参数和有限元模型,CEL方法能准确地模拟含铝炸药和TNT近场水下爆炸冲击波的传播过程;含铝炸药近场水下爆炸冲击波压力衰减速率相对于TNT较缓慢。在验证数值模型合理性的基础上,将数值结果拟合得到TNT近场水下爆炸冲击波峰值压力在6倍装药半径内以及含铝炸药峰值压力在一定比例距离范围内的近似回归公式。     

浅水爆炸下高桩钢管柱表面作用荷载实验研究

通过不同炸药量、不同爆炸距离、不同起爆深度的水中爆炸模型实验,研究了浅水爆炸条件下高桩钢管柱表面压力特征和空间分布规律,分析了比例爆距对冲击波峰值及空间分布影响,给出了钢管柱表面冲击波反射系数、绕射系数和抗爆设计中实际作用冲击波的工程算法。研究结果表明:水中爆炸作用下,反射和绕射冲击波近似同时作用在钢管柱表面,峰值沿柱身高度方向非均匀分;冲击波受水面影响程度相对较小,二次气泡脉动受水面影响程度较大;反射和绕射冲击波峰值均随炸药量增加、作用距离减小而增加。比例爆距相同,反射冲击波峰值相同,但炸药量小、爆炸距离近的实验工况绕射冲击波峰值相对较小;钢管柱表面冲击波反射系数和绕射系数随比例爆距增加而减小。比例爆距≥1.71时,钢管柱实际作用冲击波峰值可近似按自由场冲击波峰值的1.37倍计算。     

浅层水中爆炸冲击波压力的测试与分析

浅层水中爆炸研究是一个十分复杂的问题。本文根据对浅层水中单个球形药包爆炸的冲击波骑数的试验研究,详细地推导了分析爆炸场压力分布与变化规律的多元线性回归模型,并根据试验获得的数据给出了在试验范围内的冲击波压力的经验计算公式。     

简易飞片式无起爆药雷管冲击波输出影响因素的探索

利用水下爆炸测试法在各因素下简易飞片式无起爆药雷管的冲击波峰值压力，并对飞片式无起爆药雷管的起爆在各因素下呈现的规律给予理论上的解释。     

金属介质在切割爆破中的定向作用

为了研究定向切割中金属介质对爆炸能量传播的控制作用,采用理论计算和LS-DYNA数值模拟软件分析了孔壁初始裂缝的形成和裂缝贯穿的机理。结果表明:由于金属介质的冲击阻抗远大于水介质,沿金属介质方向传播的爆炸压力和速度都远大于其他方向,导致金属介质接触的孔壁处首先产生初始裂缝,随后在爆轰压力和"水楔"作用下裂缝失稳贯穿。有机玻璃模型实验结果表明:受金属介质的控制,模型能按照预定方向断裂出平整光滑裂缝,炮孔周围仅有少数短裂隙,证明了该技术的优势。     

含铝炸药深水爆炸冲击波和气泡脉动的数值模拟

为了研究CL-20基和HMX基及其含铝炸药深水爆炸过程,选取LX-14、LX-19、PAX-30和PAX-29 4种炸药,采用AUTODYN数值计算软件,计算其深水爆炸过程的各项参数。计算结果表明:CL-20基炸药水下爆炸性能优于HMX基炸药;铝粉的加入可以大幅度提高冲击波峰值压力、气泡脉动周期及气泡最大半径,而二次压力波峰值压力略有降低。计算TNT深水爆炸过程的参数,并与试验值相对比,误差小于5%,说明球对称一维方法可以很好地模拟炸药深水爆炸过程。最后,计算得到4种炸药的峰值压力均符合水下爆炸相似律,拟合得到4种炸药峰值压力相似常数。     

爆炸冲击波作用下管道穿墙板防护密闭性破坏研究

爆炸冲击波作用下人防工程各种管道穿墙板构造部位防护密闭性是否受到破坏,是一个值得深入研究的问题.对爆炸冲击波作用下穿墙板管道进行了受力分析与计算,并对管道穿墙板的构造部位进行了爆炸冲击波模拟实验.试验结果表明人防工程在各抗力等级爆炸冲击波作用下,管道穿墙板做法可采用刚性防水套管做法替代刚性密闭套管做法,且穿墙板管道直径可以达到100 mm以上,同时,试验结果与提出的模型计算结论是相一致的,表明该模型的建立是合理的.     

氧化剂对炸药水中爆炸能量输出结构的影响

为了研究氧化剂对炸药爆炸能量输出结构的影响,采用水中爆炸试验方法研究了高氯酸铵(AP)对炸药水中爆炸冲击波的影响。试验结果表明,在炸药中添加AP,可以调整炸药爆炸能量输出结构,降低炸药水中爆炸冲击波的压力衰减速度,提高炸药水中爆炸冲击波冲量。通过等质量替换试验发现,AP在试验所用的炸药体系中释放的能量高于黑索今(RDX),试验结果可为炸药配方精细化设计及水中兵器毁伤设计提供指导。     

水中爆炸的殉爆试验方法

为了研究弹药水中爆炸的安全性,依据水中爆炸的特点,建立了一种利用冲击波峰值压力和气泡周期判断水中殉爆的试验方法,可以确定炸药的殉爆距离、殉爆安全距离以及被发装药的殉爆反应程度,通过水中爆炸试验进行了验证。结果表明:主发装药为带壳1.5 mm铝壳的GUHL-1装药、被发装药为带壳1.0 mm铝壳的RS211装药时,殉爆距离L100约为60 mm,殉爆安全距离L0约为120 mm。根据水中爆炸的冲击波压力和气泡周期可以可靠地判断被发装药是否发生殉爆,并可以定量估算被发装药的反应程度。