近场水下爆炸气泡与目标尺寸匹配关系研究

为了探究不同尺寸结构与气泡的相互作用机理，开展了2.5 g TNT在边长为20 cm、40 cm和70 cm固支方板底部15 cm处起爆的水下爆炸实验，通过观察实验高速录像以及传感器测得的压力数据结果得到：板的尺寸过小时，气泡在膨胀过程中会与空气接触，使得气泡脉动过程终止。为进一步探究爆炸气泡与目标尺寸的匹配关系，采用Abaqus软件中的CEL算法，固支方板以拉格朗日网格建立，其余部分以欧拉网格建立，对近场水下爆炸气泡的动力学行为以及压力数据进行数值模拟，通过将仿真结果与实验拍摄到的气泡现象与测得的压力时程曲线做对比验证了仿真方法的可行性。以爆炸深度除以最大气泡半径为比深度，以板的边长除以最大气泡半径为边长，接着开展了板边长为0.455到3.182倍最大理论气泡半径、爆距为0.455到1.136倍最大理论气泡半径的系列仿真。仿真结果表明：随着板尺寸的减小，气泡越容易提前溃散；以无量纲板尺寸和无量纲爆深为变量给出能否形成一个完成气泡脉动的分界函数；爆距与板尺寸距离分界线越近，气泡脉动结束时间越早。     

不同长径比柱形装药水下爆炸冲击波演化规律

为分析药柱形状对水下爆炸冲击波演化的影响。针对圆柱形装药中心起爆问题,在理论上建立了炸药与水交界面上初始冲击波压力及其传播方向的二维计算方法,借助于AUTODYN有限元计算程序开展了长径比1:2～10:1的圆柱形TNT在无限水域爆炸的数值模拟,并开展了长径比为1:1和2.6:1的圆柱形TNT的水下爆炸试验;对比理论、仿真和试验结果,验证了理论模型的合理性和数值模拟的有效性,分析了柱形装药水下爆炸冲击波的传播规律,重点分析了药柱长径比对不同爆距处冲击波压力分布及传播方向的影响。结果表明：圆柱形装药水下爆炸后,冲击波波阵面逐渐从柱形趋向椭球型再趋向球型,当冲击波传播至10倍无量纲爆距时高压区的转移结束;当长径比大于1:1时,炸药轴向(端面)的冲击波压力衰减速率大于径向(圆柱面)的衰减速率,冲击波峰值压力随着方向角的增大而单调增长;在1:1～5:1的长径比和20倍无量纲爆距范围内,增大药柱长径比可定向增强炸药径向的冲击波压力,药柱的形状对冲击波压力分布影响随着爆距增大而减小。     

平面冲击载荷下不同形式含柱壳结构的防护性能

以防护工程中新型分配层的设计为背景,对含单层和两层柱壳的混凝土结构中应力波的衰减和演化规律进行理论和数值分析,经过大量的计算发现,柱壳的纵向位置、层间距和排列形式对结构的削波性能有着较大的影响。计算结果表明：含单层柱壳时,柱壳距离被保护区域越近,结构的削波性能越好;当含双层结构时,被保护区域的应力时程曲线呈现明显的＂驼峰＂状,柱壳的层间距越小,结构对应力波的隔离效应越明显,且两层柱壳错开结构防护效果优于对齐结构。     

防护工程复合遮弹层结构探讨

为更科学的设计防护工程中的遮弹层,分析和总结了遮弹层的研究现状,结合试验和理论分析提出了新型遮弹层的结构形式,研究认为,遮弹层应使用分层结构:表面偏航层、主体层。偏航层可用与弹体直径同量级的刚玉球、陶瓷球或硬质岩石球为基体;主体层可用夹心结构,且应使用钢纤维混凝土等材料作为主要材料,采用钢管或玻璃纤维增强塑料等约束靶板组装而成的蜂窝结构为主体结构。     

防暴弹室内爆炸扩散试验及刺激剂浓度预测

为研究室内环境中不同初始风场条件对刺激剂防暴弹威力效能的影响,在尺寸为10.9 m×9.1 m×3.28 m的平房内开展了三种不同送风速度下(1.0 m/s、1.2 m/s和1.5 m/s)OC刺激剂防暴弹的爆炸扩散试验.首先在室内空间中布置36个采样点,采用智能多路气体采样器采集刺激剂并计算采样点浓度.接着对不同风速、不同时间、不同空间位置的试验浓度数据进行分析,从而得到爆炸后刺激剂浓度在时空中的分布规律及其在不同送风条件下的影响规律.可得到如下结论:刺激剂在爆炸作用下形成的气溶胶会受到室内风场的影响呈现浓度差,浓度由上风口至下风口逐渐升高;刺激剂气溶胶颗粒受重力影响向低处聚集,室内低处刺激剂浓度较高;初始流场的风速大小对刺激剂气溶胶颗粒扩散效果影响较大,一定范围内,风速越大刺激剂扩散速度越快.在此基础上,以试验数据作为训练样本,采用BP神经网络方法建立了1.0～1.5 m/s速度范围内的浓度预测模型.通过对比试验数据得到该模型预测误差为5％,并应用该模型开展了相关预测,结果表明:在送风速度为1.0～1.5 m/s的范围内,测点的浓度值随风速的增加而基本呈线性降低,且高度1.5 m的测点浓度值高于高度为0.5 m的测点,2.5 m高度处的测点浓度最低.