激光多普勒效应在爆炸冲击测量中的应用研究

将激光多普勒效应应用于爆炸圆筒实验中,实现了圆筒表面形变过程的动态测量.系统采用了外差式纵向激光多普勒测量结构,利用1/2波片、1/4波片与偏振分光棱镜相结合及外差式参考光结构,有效地提高了多普勒信号的强度与信噪比.在信号处理方面,采用了短时傅里叶的频谱分析方法,提高了系统噪声适应能力和信号处理速度;另外采用了相位差频谱校正技术,实现了频率细化和精度提高.最后给出了在不同爆炸载荷条件下的圆筒实验测量结果.     

瞬态高速光子多普勒测速技术研究现状及展望

面对短时间、高速度等极端测量条件的挑战,光子多普勒测速系统朝向更大测速范围、更高时间分辨力、更高灵敏度和多点测量能力四个方面快速发展.首先文章详细介绍了光子多普勒系统测速原理和背景;其次对测量速度在100 m/s以上、记录时间为纳秒级的瞬态高速光子多普勒测速系统的经典改进方法和发展现状进行了分类和总结;然后着重介绍时域...     

扭摆推力测量系统的量程设计方法

扭摆推力测量系统是推力和冲量测量与评估的常用系统,推力的量程和分辨率设计是扭摆系统设计的重要内容.通过对扭摆系统中传感器的测量范围和分辨率、振动频率和周期、横梁弯曲变形等对推力测量范围和分辨率的影响分析,建立了推力量程和分辨率的设计模型,提出了推力量程和分辨率的设计方法,为扭摆系统推力的量程分析和设计提供了依据.     

双热线风速仪

本文描述了一个双热线结构的风速议,它由绝缘圆棒和贴在其对称两侧的铂丝组成,其特点是坚固,便于清洗,性能长期稳定。风洞试验结果表明,这种传感头的测量精度优于传统的单丝风速探头,在0～20m/s的单量程范围内,测量误差小于0.1m/s。     

基于群延时分析的海水声速测量

在海水声速测量过程中,测量系统存在群延时,影响测量精度.建立声速直接测量系统信号传输模型,分析系统群延时及换能器群延时.建立声速直接测量系统并在恒温水槽中完成测量实验,所测量的声速值与某高精度声速仪测量声速值相差小于0.3 m/s,与经验公式计算声速值相差小于0.1 m/s.实验结果表明,系统群延时分析方法可用于声速测量.     

高速破片撞击充不同介质液体容器的数值计算及试验研究

为研究充液容器内液体介质类型对液压水锤效应的影响,利用ANSYS/LS-DYNA分析了水、柴油和航空煤油对水锤效应的影响,并进行试验验证。结果表明:破片以1 000 m/s的速度撞击分别装满水、柴油和航空煤油容器的过程中,破片在水中消耗的能量最大,约占破片总动能的40. 28%,柴油次之,航空煤油中消耗的能量最少。破片在水中速度衰减系数约为航空煤油中衰减系数的1. 29倍,三种介质中的阻力系数相差不大,说明液体密度为影响破片在液体中运动规律的主要影响因素。装有水介质的容器后壁面的最大变形量最大,为装有航空煤油容器后壁面变形量的1. 22倍,说明破片撞击装有水介质的容器时形成的水锤效应对容器的破坏更严重。     

2m比长仪动态校准位移传感器的研究

介绍了2m比长仪的改造及其功能的拓展,用其校准大量程位移传感器的方法.以校准激光三角法位移传感器为例,采用动态校准方法实现可外触发位移传感器的校准.对德国米依公司optoNCDT1700激光位移传感器进行了校准实验,在比长仪滑板运动速度为1mm/s情况下进行了动态测量,实验验证了传感器的全量程线性度小于0.08%FSO.     

复杂环境下楼房深基坑岩石控制爆破安全技术

为提高爆破施工安全,严格控制爆破振动和飞石,设计了某小区楼房深基坑岩石控制爆破方案,对比三种爆破方案,优选了其中一种方案。在施工过程中采用中深孔微差控制爆破,辅以浅孔施工;使用分段分区分台阶的爆破方法,其中控制爆破Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区钻孔深度分别为2.5 m、3 m、3.5 m,并于施工前进行爆破振动计算和施工过程中进行爆破振动的监测,监测区最大振动速度2.05 cm/s,最小振动速度1.16 cm/s,并根据测试结果对台阶高度、孔网参数和起爆规模进行调整。爆破施工结果表明:爆破网路参数安全可靠,爆破振动在安全允许范围内,无爆破飞石产生,提高了炸药能量利用率并改善了爆破效果,确保了爆破施工的安全。     

变面积结构微机机械电容式加速度传感器

文章首次报道了一种基于面积可变电容结构的微机械加速度传感器。质量块呈栅状结构,由悬臂梁支撑。两组交叉放置的定电极位于质量块的正下方。在惯性力的作用下,质量块呈平行于衬底水平移动,引起由质量块的栅与定电极的叉指构成的差分电容变化。通过测量差分电容的变化,可以得到加速信号的大小。理论分析表明加速度响应信号随面积呈线性变化,而与质量块及定电极的间距无关。加速度传感器的制作采用了基于金属电镀的准LIGA技术,设计量程为20m/s2。测量结果表明,加速度传感器量程为20m/s2,灵敏度为58.1mV/(m·s-2),非线性为4%FS。讨论了器件线性度不够理想的原因。     

复杂环境下高耸烟囱爆破拆除方案优化数值研究

为实现复杂环境下62.8 m高砖结构烟囱的爆破拆除,充分考虑了烟囱的结构和周围环境,在东西北三面倒塌空间不足的情况下比较各种拆除方案。经分析初选单向折叠爆破和双向折叠爆破两种方案对烟囱进行爆破拆除,设计上下切口圆心角为220°,下切口设置在烟囱0.5 m高处,切口高度为2 m,上切口设置在烟囱30 m高处,对上切口参数进行模拟优化。利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对初选方案进行倒塌效果对比,计算得出单向折叠爆破不满足拆除要求,遂选定双向折叠爆破。通过对1 m、1.5 m、2 m上切口高度和0.5 s、1 s、1.5 s、2 s、2.5 s上下切口爆破延期时差时间下的烟囱倒塌过程进行模拟,得到了不同工况条件下烟囱的倒塌过程和爆堆分布范围,分析比较后确定了上切口高度为1 m,上下切口爆破延期时差为1 s时,烟囱折叠效果最好,倒塌空间小。进行爆破振动和飞石防护相关安全防护措施设计后,爆破效果表明：在爆破过程中,烟囱按照设计方向顺利倒塌,周围建(构)筑物未出现损害,整体效果良好,到达预期目标。     

玉米淀粉粉尘爆炸特性及火焰传播过程的试验研究?

为了全面地认识玉米淀粉粉尘爆炸的敏感性和爆炸破坏效应,分别采用粉尘云着火温度装置、20 L球粉尘爆炸装置和粉尘云火焰传播装置对玉米淀粉的粉尘云着火温度、爆炸下限质量浓度、爆炸压力、爆炸氧极限浓度以及粉尘云火焰传播过程进行了研究。结果表明:玉米淀粉粉尘云最低着火温度在380~390℃之间;粉尘云爆炸氧极限浓度(体积分数)在10%~11%之间;爆炸下限质量浓度和最大爆炸压力随着化学点火具质量的增加而呈现出不同的变化特征,随着化学点火具质量的增加,玉米淀粉的爆炸下限质量浓度逐渐降低,而玉米淀粉爆炸压力逐渐升高。在不同的粉尘质量浓度条件下,粉尘云火焰传播速度和火焰温度有一定的变化,在粉尘质量浓度为500 g/m3时,火焰传播速度和火焰温度均达到最大值,分别为13.81 m/s和1 107℃。     

利用含废弃丁羟推进剂制备的高能炸药?

利用丙烯酰胺氧化剂溶液及铝粉制备得到敏化剂,加入已配好的含能黏结剂中,对丁羟(HTPB)推进剂颗粒间隙进行填补,形成新型高能炸药。通过高速摄影试验观察爆轰过程,炸药空中、水下爆炸等试验测试其性能。结果表明:所制备的新型高能炸药性能良好,随着敏化剂含量的增加,炸药爆轰感度、冲击波超压及水下能量输出均有明显提高;炸药密度1.53 g/cm~3,爆速6 900 m/s;当比例距离为1.5~4.5 m/kg~(1/3)时,炸药的TNT当量系数分布于1左右;水下爆炸能量输出为4.5 k J/g,高于TNT,具有较高的能量和冲击作用。     

膨化硝铵炸药粉尘爆炸性的初步实验研究

膨化硝铵炸药是一种常见的工业炸药,该文通过20L爆炸球对其粉尘爆炸的危险性进行了试验研究,并和玉米淀粉粉尘进行了比较。研究结果表明,膨化硝铵炸药发生粉尘爆炸的可能性很小,在50～1100g／m^3的浓度范围均未发生粉尘爆炸;玉米淀粉有着粉尘爆炸的危险。所得结果为它们的生产及使用安全提供了必要的参考。     

乳化炸药乳化的爆炸危险性研究

对乳化炸药乳化的动能(转动搅拌)、硬摩擦、压强能(微射流)3种作用下的生成热的构成进行了归纳分析,并叙述了上述3种生成热的热升温试验测定及爆炸危害推导结果。结果表明:乳化搅拌线速度为11.4、14.8m/s和22.4 m/s时,可能发生爆炸的干运转时间分别为125、48 min和5 min;单螺杆泵以1.0 m/s的线速度输送胶体时的摩擦热升温相当于乳化线速度15.1 m/s时的热升温;压强能2.3 MPa(射流流速35 m/s)作用下的乳化受体几乎不升温。以上说明,中国相关法规标准关于乳化器线速度不大于15 m/s、胶体螺杆泵转速不大于100 r/min的规定具有一定合理性;但就本质安全而言,上述指标下的动能(转动搅拌)、硬摩擦两种作用的爆炸危险性仍较大,而压强能较低时(压力2.3 MPa)的原料射流乳化的爆炸危险性则较低。因此,在当前乳化炸药生产线、地面站与混装车生产产能状况和质量要求下,乳化器及胶体螺杆泵线速度不宜进一步降低,淘汰乳化器搅拌和胶体螺杆泵湍流的乳化方式,代之以原料射流的乳化方式(即全静态乳化),是提高乳化炸药安全生产水平的根本措施。     

等效靶弹药空气中爆炸威力评估

针对传统的冲击波压力电测法操作复杂且易受干扰的问题,提出基于等效靶塑性变形的炸药爆炸威力评估方法.首先进行小当量立姿等效靶板变形试验,并基于实验结果确定适用于有限元数值模拟的模型;其次,使用量纲分析方法简化等效靶变形的理论模型,建立靶板中心最终变形挠度与爆炸当量、爆炸距离的关系;进一步结合实验数据与数值模拟结果,得出通...     

爆炸冲击下变截面H型钢动态响应模拟研究

钢结构在爆炸冲击下的动态响应是一个复杂的动力学问题。运用ABAQUS软件,建立两端固定约束下变截面H型钢构件模型,利用CONWEP爆炸加载方式,模拟3~8.25 m八种不同爆炸距离下钢构件的动态响应过程,分析结构腹板、迎爆面翼缘变形与爆炸距离的关系。结果表明:CONWEP程序能够准确的作为爆炸加载方式;在3~6.75 m爆炸距离内,腹板发生塑性变形,随着爆炸距离的增加,构件腹板最大位移线性减小,最大位移位置非线性升高;翼缘最大位移迅速减小,翼缘发生失稳破坏;在6.75~7.5 m爆炸距离内,腹板处于弹塑性变形阶段;当爆炸距离超过7.5 m后,腹板处于弹性变形阶段,迎爆面翼缘发生局部失稳,承载力降低。     

炸药爆速的连续测量技术研究

爆速是研究炸药性能的重要指标,虽然传统的爆速测量方法操作简单,但是由于测量点少、精度低,经常无法采集到有效的数据,而且也很难反映出炸药在整个爆轰过程中爆速的变化。为了弥补目前炸药爆速测量的缺陷,提出一种爆速的连续测量技术,采用高速数据采集与连续电阻丝探针相结合的方法来测试水下爆炸、工程爆破、爆炸焊接等工况下的各种炸药爆速,爆轰行程每米测量点数为2.5万,测量范围从50 m/s到10 000 m/s,测量精度可以控制在小于1.0%,通过数学拟合算法和编制程序对测量数据信号进行图形可视化分析,并绘制出连续行程-爆速分析曲线,可以满足不同形式炸药爆速测量的试验研究。     

Analysis of stationary deformation behavior of a semi-infinite rigid-perfect plastic beam subjected to moving distributed loads of finite width

The problem of projection of a flyer plate with a traveling distributed load and subsequent collision of it to a base plate, as applied to explosive welding, is addressed in this paper. A semi-infinite solid-perfectly plastic beam is employed to model the flyer plate subject to two transverse pressure profiles, traveling at constant speed on its top and bottom surfaces, which represent the explosion and collision loads, respectively. A steady state deformation process is considered and the analysis is developed for the pure bending and combined shear and bending deformation conditions. It follows from analysis that two plastic bending hinges form ahead and at the rear end of each pressure profile and travel at constant velocity. Furthermore, when the width of the pressure is small, the shearing deformation region is generated within the loaded area. The state of the deformation in the collision stage in contrast to the propulsion stage is discussed.     

温压炸药自由场爆炸空气冲击波的数值模拟研究

基于二次反应理论,采用AUTODYN程序对温压炸药(RDX/AWAL/粘合剂=20/43/25/12)自由场爆炸空气冲击波进行了数值模拟研究.得出结论:在比例距离1～8m/kg1/3内,铝粉后燃反应对超压峰值的贡献约为24％～31％,对正超压区冲量的贡献约为31％～39％,对正超压区持续时间的贡献约为12％ ～95％,...     

基于量纲分析的爆炸冲击波效应靶模型分析与实验研究

针对传统的冲击波压力电测法易受爆炸场寄生效应干扰问题,提出基于效应靶塑性变形的爆炸冲击波压力评定方法。由于效应靶理论模型复杂、参数较多,利用量纲分析方法简化模型获得爆炸冲击波压力作用的效应靶最大挠度与炸药TNT当量、炸高及炸距之关系,并建立冲击波压力作用的效应靶最大挠度计算模型;设计100 kg、60 kg、20 kg 三种标准TNT爆炸的立靶、平靶实验,用回归分析法获得二者经验模型系数。结果表明,立靶与平靶两种结构效应靶最大挠度实验结果与经验模型计算结果误差分别优于3.59%及3.33%。该研究可指导战斗部冲击波压力评估,进而减少爆炸实验量。