爆轰法制备纳米颗粒的探索

综述了爆炸应用的发展和采用爆轰法合成纳米粉体的实践工作，结合控制爆破在工程建设中发挥的作用，提出“控制爆轰技术”应用于纳米颗粒合成，据此总结讨论和探索了爆轰法制备纳米颗粒存在的内因素和外因素。并指出，内因素是采用爆轰法制备纳米粉体的关键因素。     

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。     

不同连接方式对钢梁钢柱节点抗爆性能的影响

研究爆炸荷载作用下钢梁钢柱节点的动力学性能,对有效预防整体结构的连续性倒塌具有重要意义。先利用有限元分析软件ANASYS/LS-DYNA对爆炸荷载作用下的钢梁进行数值模拟,并与Amr的实验结果进行对比以验证模型和所用材料参数的合理性;然后研究采用不同连接方式(狗骨式连接和端板螺栓式连接)对钢框架梁、柱节点抗爆性能的影响。研究表明:与端板螺栓式连接相比,在相同爆炸荷载作用下,狗骨式连接时节点的最大应力较小,梁跨中节点的最大挠度最大。由于狗骨式连接在梁的上、下翼缘处进行了一定的削弱处理,使得较长的梁段能同时进入塑性阶段,可有效保护节点。在相同爆炸荷载作用下,端板螺栓式连接时,节点的承载能力和抗塑性变形能力要优于狗骨式连接。     

变截面管道结构对H2/Air预混气体燃爆特性的影响研究

实际工业中,管道截面突变可改变预混燃气火焰的燃烧模式和燃爆特性,影响燃气输送的安全性。为此,利用Fluent软件,数值模拟研究了4种变截面管道结构(突变扩张型管道、突变收缩型管道、渐变扩张型管道和连续突变扩张型管道)对H_2/Air预混气体燃爆过程火焰动态变化的影响,并分析了管内温度场、压力场的分布情况、气体流速和涡量等燃爆特征参数以及焓、熵值等热力学参数的变化规律。研究结果表明:扩张型管截面的突扩诱导作用和收缩型管截面的收缩阻挡作用改变了管内预混气体燃烧火焰传播的动态结构以及火焰前锋的稀松波和预混气流方向,使火焰出现了"杯口"型和"长颈花瓶"型前锋面;突变收缩型管截面的阻挡、反射和抑制作用加强了湍流强度和涡流运动强度,管内最高温度、峰值压力和平均流速等燃爆特征参数也相对较高,而涡团向上、下管壁的运动抑制了火焰尖端的反应强度和传播速度;渐变扩张型管道能降低突扩诱导作用的影响;而连续突变扩张型管内发生在层流向湍流火焰转变阶段的首次截面突扩产生的诱导作用对其燃爆特性的影响更为显著。     

水下爆破破冰爆炸冲击波传播规律数值分析

利用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟研究水下爆破破冰过程中爆炸冲击波压力的作用特征和传播规律,对比分析在冰体覆盖的相对封闭条件和常规水下爆炸时水中压力变化的差异性。研究表明:爆炸冲击波产生的水压力以炸药为中心向四周传播,对冰面破碎起主要作用,被扰动冰体主要发生振动折裂。炸药周围近区压力初始峰值大体上相同,爆源远区相差较大,冰盖的存在减弱了爆破能量的耗散。对于相同集中药包,入水深度直接影响爆破破冰效果。和常规水下爆炸相比,在冰体覆盖的相对封闭条件下水中峰值压力较小,衰减速度较慢。     

爆轰法合成纳米TiO_2及其光催化性能

采用黑索金为可爆药剂,用爆轰法制备出了类球形混晶纳米TiO2粉体,并对合成的纳米TiO2粉末进行了表征。以甲基橙为研究对象,紫外灯为光源,研究了甲基橙初始浓度、纳米TiO2用量、甲基橙溶液初始pH值、超声分散和光照时间对甲基橙降解率的影响。研究表明,所制备的纳米TiO2为锐钛矿、板钛矿和金红石组成的混晶体,平均粒度约为18nm。在氧化钛浓度固定的条件下,甲基橙溶液初始浓度越高降解率越低。随着氧化钛加入量的增加,甲基橙溶液的降解率先增大后减小,而氧化钛的加入量超过40.0mg/L后,甲基橙溶液的降解率又呈升高的趋势。超声波分散的纳米氧化钛的表观反应速率明显高于未经超声波分散的氧化钛的表观反应速率。随着光催化时间的延长,光转化率逐渐升高。     

爆炸冲击载荷下钢板-混凝土组合结构的动态性能和破坏机理研究进展

钢板-混凝土组合结构(SPCCS)是一种具有自重轻、延性和抗力高、施工简便和经济效果显著等优点的新型混凝土组合结构。爆炸冲击载荷作用下SPCCS的力学性能与常规载荷作用下的结构性能相比,存在较大区别。论述了SPCCS的构成特性与分类,从理论、试验和数值模拟三个方面综述了爆炸冲击载荷作用下SPCCS的动力响应和损伤破坏的最新研究成果,并对其未来发展趋势进行了展望。     

气相爆轰法制备纳米TiO_2-SiO_2复合氧化物及其表征

以H_2和O_2的混合气体为爆源、TiCl4和SiCl4溶液为前驱体,通过气相爆轰制备纳米TiO_2-SiO_2复合氧化物,探究了不同前驱体Ti/Si比值对爆轰产物的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电镜(TEM)及红外光谱仪(FTIR)等对爆轰产物的晶体结构、微观形貌和化学组成进行了观察分析。结果表明:在纳米TiO_2-SiO_2复合氧化物中,TiO_2为金红石型和锐钛型混晶形式,SiO_2则为无定型形式。TiO_2-SiO_2复合氧化物颗粒中存在Ti—O—Si键。所得TiO_2-SiO_2复合结构为无定型SiO_2附着于晶态TiO_2的外部,且随着前驱体Ti/Si比值的改变而发生变化。     

中深孔爆破分层装药分层填塞研究

以两个装药层为例阐述中深孔爆破中分层装药分层填塞的基本原理以及炸药单耗对分层装药结构和爆岩块度的影响,并借助爆炸应力波理论和爆生气体膨胀理论分析合理进行分层装药分层填塞对于中深孔控制松动爆破爆炸效果的影响。分层装药分层填塞技术在大窑湾二期工程采场的实际应用表明:进行合理的分层填塞分层装药能够改善装药结构、提高炸药能量利用率、获得理想的破碎块度,同时也表明中深孔爆破中分层填塞应充分考虑各层炸药单耗这一原则应用的合理性。此原则对药包布置、改善能量分布、优化爆破设计、提高爆破质量有一定的指导意义。     

深孔连续与间隔装药爆破数值模拟研究

基于大型非线性动力学分析软件LS-DYNA,采用岩石材料的JHC本构模型,模拟了深孔连续与间隔装药爆破时的压力场、应力场以及速度场发展过程,分析了装药结构不同和起爆方式不同对爆破效果的影响。研究表明:与连续装药结构相比,中部间隔装药结构能够降低初始压力峰值,降低炸药单耗,减少爆破产生的震动效应,改善爆破效果。对于中部间隔装药结构,在不存在时差的前提下,底部起爆可提高能量利用率,而中部起爆可减小爆破震动。