线性变壁厚药型罩形成射流的数值模拟

采用有限元程序对顶部薄、底部厚的变壁厚药型罩爆破形成聚能射流的过程进行二维仿真模拟。以罩壁的变化率为特征,讨论了线性变化率为0.78%-7.83%的8种药型罩爆破形成射流的形态和射流形态参数的变化,并与等壁厚药型罩爆破形成的射流进行了对比。结果表明,罩壁的变化率对射流的形状、长度和断裂时间均有较明显的影响;对于本文所采用的装药结构而言,变化率在2%左右的线性变壁厚药型罩爆破效果最佳,并优于同等装药条件下线性等壁厚药型罩的爆破效果。     

基于等质量变壁厚球缺罩聚能杆式射流成型特性研究*

基于变壁厚球缺罩质量恒定假设,通过改变药型罩内表面曲率半径rx 和罩顶厚度s,调整药型罩的结构,建立了δs与rx 设计参数计算模型;采用LS-DYNA3D显式非线性动力有限元程序,对不同结构变壁厚球缺罩形成聚能杆式射流的过程进行三维数值模拟;设计出罩顶厚度改变量δs 在（-1．2～＋1．2） mm范围内的7种不同结构变壁厚球缺罩方案,研究其形成聚能杆式射流的形态和各项性能参数的变化规律,并与等壁厚药型罩形成的聚能杆式射流参数进行对比分析。研究结果表明：变壁厚球缺罩对杆式射流的形状、长度、密实度和断裂时间等性能参数均有较显著影响;当δs ＝-0．4mm时,杆式射流头部速度为3317m/s,并且速度梯度分布合理,杆式射流的综合性能较优。     

整体串联药型罩前后级壁厚对射流的影响研究

本文采用数值仿真与试验研究相结合的研究方法.为进一步提高药型罩有效射流量以及侵彻钢靶的深度,设计了三种药型罩不同前后级壁厚匹配方式的串联装药结构,并利用有限元软件LS-DYNA对药型罩不同前后级壁厚的串联装药结构射流的成形以及对钢靶的侵彻过程进行了数值模拟研究;配以相应的炸药装药进行试验研究,并对两种研究结果进行了简要的分析.结果表明,药型罩前后壁厚比为0.05 mm∶0.1 mm的装药结构要比其它壁厚比的装药结构形成的射流头部速度更高,侵彻钢靶更深,而且数值模拟与试验研究所得结论基本吻合.     

变壁厚球缺罩杆式射流的形成与侵彻性能研究?

为了研究不同结构对变壁厚球缺罩形成杆式射流的影响,设计了等壁厚、中间厚边缘薄、中间薄边缘厚3种等质量球缺罩方案。利用LS-DYNA软件对杆式射流的形成与侵彻进行了数值模拟,并进行了大炸高下的侵彻试验。研究结果表明:结构不同导致形成杆式射流的方式不同,并对射流的形态与速度分布有显著影响;中间厚边缘薄球缺罩形成的杆式射流侵彻深度最大,等壁厚球缺罩次之,中间薄边缘厚球缺罩最差。     

起爆方式对变壁厚药型罩形成毁伤元影响的数值仿真

为获得起爆方式对变壁厚药型罩形成毁伤元的影响规律,采用有限元分析软件AUTODYN-2D对变壁厚药型罩装药结构在中心点起爆、环起爆、点环起爆和面起爆4种起爆方式下形成毁伤元的过程进行数值仿真研究。结果表明:采用不同的起爆方式,装药会产生不同的爆轰波形,变壁厚药型罩会分别形成向前压拢型EFP、向后翻转型EFP、准球形EFP和倒锥形EFP。4种不同形态的毁伤元最终速度相差不大,但达到飞行稳定的时间不同,采用中心点起爆形成的向前压拢型EFP所需时间最短。     

前舱干扰下锥弧药型罩射流成型及侵彻性能研究

为了有效地降低前舱对聚能射流的干扰作用,提高聚能战斗部侵彻混凝土靶的威力,设计了一种锥弧药型罩。利用动力学仿真软件AUTODYN 2D对两种小锥段不同壁厚的锥弧药型罩和相同装药结构下的传统药型罩在前舱干扰情况下形成射流的过程进行数值模拟研究,分析这3种药型罩形成射流的性能,最后通过静破甲试验验证锥弧药型罩的侵彻性能。结果表明:与传统结构药型罩相比,在爆轰压力作用下,锥弧药型罩的锥形部分形成头部高速射流,减少在前舱的射流消耗,增加侵彻深度;弧形部分形成的射流质量利用率高,可形成粗大射流,提高侵彻能力;小锥段1.6 mm和2.5 mm壁厚锥弧药型罩形成的射流都能够侵彻1 200 mm厚的混凝土靶板,且小锥段1.6 mm壁厚锥弧药型罩形成的射流侵彻性能更好。     

基于SPH方法对不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻过程的模拟

为了解决传统基于网格的数值方法在模拟线性聚能射流问题时因大变形而导致网格畸变使计算难以进行的问题,本文通过自编程实现的光滑粒子法（SPH）对不同药型罩线性聚能装药射流形成及其侵彻金属靶板的过程开展了数值模拟研究,所实现的算法可以为线性聚能射流数值模拟研究提供新途径。本文所开展的研究首先基于已有的线性聚能射流试验模型进行模拟分析,采用SPH方法有效实现了线性聚能射流的形成过程,数值模拟获得的射流头部速度与试验比对误差在10%以内。然后建立了装药质量、药型罩质量和装药横截面宽度相同的前提下不同药型罩线性聚能射流模型,数值模拟获得不同药型罩形成的射流特征以及侵彻金属靶板的开口宽度和侵彻深度随时间的变化规律。研究得到的不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻规律可为线性聚能射流的设计提供参考。     

聚能装药侵彻体对混凝土基座毁伤效应数值模拟研究

为选定混凝土基座爆破后残高低、块度小的聚能装药结构形式，采用数值模拟方法对比研究了装药量、外径和药型罩壁厚相同条件下60°、120°锥形罩和曲率半径为10.8 cm曲面罩形成的射流或爆炸成型弹丸(EFP)运动特性，及其对混凝土基座垂直侵彻过程和毁伤效应。结果表明：不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的侵彻方式不同。60°药型罩的头部射流先侵彻混凝土基座，随后杵体对孔洞进行扩大，120°药型罩的杵体与射流合并侵彻混凝土基座，而曲面药型罩主要依靠成型弹丸对混凝土基座进行冲击侵彻；混凝土基座的破碎能力与侵彻孔直径相关；孔径越大、能力越强。60°、120°和EFP药型罩侵彻孔直径分别为4.3 cm、5.2 cm和7.0 cm,在侵彻深度范围内形成的裂缝数量、宽度呈现增大趋势；混凝土基座爆破后的残留高度与横向贯通裂缝至底面之间的距离相关，而横向裂缝形成与侵彻体参数、装药量等多个因素相关。对有限尺寸的混凝土基座，大锥角药型罩的聚能装药破碎范围和程度的综合效果较佳，EFP药型罩虽然侵彻能力最弱，爆破作用后混凝土残留高度较大，但在侵彻深度范围内的破碎能力最强。研究不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的爆破效应为毁...     

抑制中心逆向侵彻体的异型环形装药设计

针对环形装药作用时在中轴线会形成一束向前、向后运动的中心聚能侵彻体,对后方目标具有很强的破坏作用,分析该侵彻体成形特性,通过壳体向内侧倾斜的方式,设计了一种倒梯形结构,大幅减弱中心逆向侵彻体对后端的破坏效果。针对中空环形装药对内外侧药型罩压合作用的不对称,从而导致环形射流在纵向的偏转现象,设计了内外侧非对称的装药结构形式,通过改变内侧装药与内侧壳体的倾角,使非对称装药能够对内外侧等壁厚的药型罩产生尽可能均匀的压合效果,从而形成高质量的环形射流。     

半正方形罩线型切割器的数值模拟研究

半正方形药型罩也可以看作两个楔角90°楔形药型罩相对排列在一起而演化出的一种线型聚能装药结构。应用LS-DYNA非线性有限元软件完成了爆炸载荷下半正方形罩线性切割器形成射流过程的数值模拟。结果表明,半正方形罩线性切割器能形成一股片状扇形聚能射流;半正方形罩线型切割器形成射流存在一个初始射流二次汇聚的过程,二次汇聚形成的射流速度比一次汇聚射流速度提高了33%以上;半正方形罩线型切割器形成射流速度要明显高于普通线型切割器;随药型罩厚度的增加,半正方形罩线型切割器形成射流速度降低。     

乳化炸药聚能射流侵彻靶板的数值仿真

为了研究聚能射流侵彻靶板的过程,采用乳化炸药对半球形药型罩聚能射流侵彻靶板实验,控制炸高为9cm,药型罩采用铜质材料。利用AUTODYN软件对聚能射流的形成、侵彻铝板的过程进行数值仿真,并且对多物质EULER算法求解得到的模拟结果进行分析,仿真结果与实验结果基本一致。     

起爆形式对线性成型装药射流形成的影响

以工程中常用的柔性切割器为研究对象,在不考虑端部效应的前提下对三种起爆方式下线性成型装药射流形成差异进行了理论和数值模拟分析,得出了不同起爆方式下射流头部速度的大小关系、射流内部速度的分布规律。在此基础上进一步提出了三种起爆方式下线性成型装药切割目标的恰当的数值模拟方法。     

聚能锥角对线性聚能爆破致裂岩体效果的影响

为研究不同聚能锥角下线性聚能爆破致裂岩体效果,在巷道岩壁开展了5种聚能锥角(40°、50°、60°、70°、80°)下的聚能爆破和岩体损伤测试试验,数值模拟了不同聚能锥角形成的聚能射流。结果表明:线性聚能爆破定向致裂岩体效果显著,聚能方向损伤增量显著大于非聚能方向;聚能锥角为40°时致裂岩体效果最好,最大损伤增量达0.93,裂纹扩展深度和长度较大,50°、60°、70°和80°聚能锥角时,最大损伤增量、射流压力、射流长度、射流头部速度、射流尾部速度等均随聚能锥角的增大而减小,致裂岩体效果逐渐减弱。     

岩石控界切割锥形聚能射流的优化设计及试验

对聚能装药形成射流冲击岩石展开研究,通过线性聚能装药和锥形罩聚能装药的爆炸破岩对比试验、数值模拟以及岩石断裂力学分析认为,采用锥形罩聚能装药结合初始裂纹形式时,能量利用率更高,能对岩石产生更好的劈裂效果。为得到高速锥形射流,运用正交分析和数值仿真对聚能装药进行了优化设计,优化后的锥形罩聚能装药的参数为:炸高15 mm、药型罩锥角84°、药型罩厚度1.35 mm。优化后的岩石劈裂试验中,两个锥形罩聚能装药同时爆炸作用于岩石,在初始裂缝的引导下形成了长度达120 cm的定向平直裂纹。该试验验证了多点锥形罩聚能装药应用于岩石控界切割技术的有效性,可应用于精细化要求的边界控制爆破。     

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.     

线型聚能切割器爆破拆除钢结构烟囱的优化设计

以一座120m高钢结构烟囱爆破拆除工程为研究背景,为获得该工程中所用线型聚能切割器较优的结构参数组合,采用正交优化设计的方法,研究了线型聚能切割器罩顶角2α、母线长dm、罩壁厚δ和炸高H四个主要因素对聚能射流的影响,选取L27(313)正交优化表,以射流侵彻钢板最大深度Yi作为评判指标,利用LS-DYNA有限元分析软件进行数值计算,得到4个因素对评判指标Yi影响的主次顺序,获得了最佳的结构参数组合:罩顶角2α取90°、母线长dm取25mm、罩壁厚δ取1.0mm、炸高H取10mm。将优化后的线型聚能切割器应用于实际工程中,效果良好,符合工程要求。     

线性聚能切割器切割钢索的试验研究及数值模拟

基于经典射流成型理论计算基础设计了线性聚能装药切割器,利用铜质药型罩切割器对100mm直径的桥梁钢索进行了切割试验,并利用LS-DYNA对线性聚能射流侵彻钢索进行了数值模拟。试验与数值模拟均表明,利用线性聚能切割器切割钢索进行定向爆破拆除是可行的。     

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。