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《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   颜秉健 张博 高远 吕树光
基金:   国家自然科学基金项目(11772199,11402092) 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室基金项目(KFJJ17-15 M)
关键词:   爆轰波 传播模式 速度波动 活化能
摘 要: 选用五种碳氢混合气体,采用高压电火花起爆的方法,利用光纤探针测量爆轰波在管道内的传播速度,研究临近失效状态时爆轰波在管道内的传播模式.实验是在自行研制的爆轰管道中进行的,其包括驱动段及内径分别为1.5、3.2、12.7 mm三种规格的测试段.实验结果再次验证了爆轰波在管道内传播时可以有六种不同的传播模式:稳态爆轰、快速波动爆轰、结巴式爆轰、驰振爆轰、低速爆轰和爆轰失效.其中C2 H2+2.5O2 +70%Ar、C2 H2 +2.5O2 +85%Ar两种组分混合气体(具有较低活化能),在爆轰波传播过程中只有稳态、快速波动和失效三种模式;而C3H8+ 5O2、C2H2 +5N2O和CH4+2O2三种组分混合气体(具有较高活化能)在传播过程中出现六种不同模式.上述结果表明,除气体组分、初始压力等因素外,混合气体的活化能可能对爆轰波在管道内的传播状态也有影响.
《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   张玉磊 苏健军 李芝绒 蒋海燕 仲凯 王胜强
关键词:   TNT 内爆炸 准静态压力 药量-容积比
摘 要: 为研究密闭空间内TNT爆炸准静态压力特性,通过理论分析得到了准静态压力计算模型,以爆炸罐和爆炸舱室为典型密闭空间环境开展了系列TNT内爆炸实验.结果表明,准静态压力的上升伴随着内爆炸冲击波的多次反射,反射结束后准静态压力到达峰值,药量-容积比是准静态压力的主要影响因素,准静态压力峰值及上升速率随着药量-容积比的增加而增加;基于实验数据拟合得到了TNT内爆炸准静态压力峰值经验公式,可用于准静态压力峰值预估及内爆炸威力评估.
《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   王志亮 毕程程 李鸿儒
基金:   国家自然科学基金项目(51579062,51379147)
关键词:   混凝土 爆破损伤 SPH-FEM耦合法 HJC本构 参数敏感度
摘 要: 为了提高计算效率以及更好展现爆炸荷载下混凝土破坏过程,采用SPH-FEM耦合法对混凝土爆破成坑进行模拟.首先结合前人给出的C30混凝土Holmquist-Johnson-Cook (HJC)部分本构参数,通过理论推导等方法确定出剩余的参数;然后代入模型中计算,将数值解与实测数据进行对比;最后以峰值压力和峰值加速度作为考察对象,对HJC模型中21个参数敏感性进行分析.结果表明:SPH-FEM耦合法能直观地模拟爆炸荷载作用下爆坑的发展全过程,且能够较好地处理SPH边界问题;基于所给出的C30混凝土HJC本构参数,采用SPH-FEM耦合法对混凝土爆破破坏进行模拟,计算结果与实测数据吻合度高,表明HJC本构参数的确定具有合理性.此外,还发现HJC本构参数对爆破问题结果的敏感度各不相同,指出对峰值压力和峰值加速度均有较大影响的参数在确定的时候需引起足够的重视.
《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   马丽英 李向东 周兰伟 张高峰
基金:   国家自然科学基金面上项目(11572159)
关键词:   充液容器 气腔特性 撞击速度 液体介质
摘 要: 为研究液压水锤效应拖拽阶段的气腔特性,利用数值模拟与实验相结合的方法对破片撞击充液容器的过程进行研究,并分析了破片撞击速度和液体介质对液压水锤效应拖拽阶段气腔的影响.结果表明:破片撞击充液容器时,在液体中形成的气腔形状为圆锥形,其最大直径和长度随破片的运动逐渐增大,气腔长径比最终趋于一稳定变化区域,约在3.8~3.9之间;气腔最大直径随着破片撞击速度的增大而增大;柴油介质中形成气腔的最大直径和长径比变化规律与水介质中形成的相同,气腔长径比最终在4.25左右浮动,柴油介质中形成气腔的最大直径和长径比均大于水介质中形成的.
《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   莫根林 金永喜 李忠新 吴志林
基金:   国家自然科学基金项目(11372137) 国防科技重点实验室基金项目(162606013)
关键词:   多目标优化 步枪弹 明胶 侵彻
摘 要: 为使弹道模型更好地模拟弹头侵彻明胶的运动规律,从而有助于揭示弹头对人体组织的致伤机理,以弹头水平位移、竖直位移、侧向位移、俯仰角以及偏航角理论值的均方根误差作为目标函数组,以弹头的待定初始运动参数和弹道模型的待定力学系数作为优化变量,通过Gamultiobj多目标遗传算法获得了的优化变量的Pareto解集,并通过TOPSIS综合分析方法获得了Pareto解集的最优解.研究结果表明该方法能够快速获得可信性较强的最优解,使最优解能较好地模拟7.62 mm步枪弹侵彻明胶的运动过程.
《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   陈洋 吴亮 许锋 鲁帅
基金:   国家自然科学基金项目(51004079,51479147,11602178) 湖北省自然科学基金项目(2014CFB822)
关键词:   隐式-显式 流固耦合 爆破 大型储油罐 动力响应
摘 要: 针对既有大型储油罐近区基础爆破开挖中的安全问题,采用ANSYS/LS-DYNA的隐式-显式顺序求解方法,结合流固耦合算法,研究了爆破振动下大型储油罐的动力响应规律.分析了罐壁不同位置的质点振速,由于质点振速分布情况较为复杂,不宜用局部质点振速判断罐壁危险点;总结了罐壁上应力的分布规律,结果显示爆破振动对储油罐的影响主要集中在迎爆侧下部,且在罐壁迎爆侧高度为3 m左右的位置最易发生象足屈曲;分析了不同频率爆破振动作用下满载储罐罐壁的质点振速,结果表明在爆破振动主频范围内,载荷频率远大于储罐固有频率条件下,罐壁上质点振速随着爆破振动频率的降低呈减小趋势;建立了储油罐罐壁质点振速与罐内液面高度的关系,结果表明降低液面高度可以有效提高储油罐的爆破振动安全阈值,爆破施工中邻近储罐储液高度不宜高于10 m.
《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   齐辉 陈洪英 张希萌 赵元博 项梦
基金:   黑龙江省自然科学基金项目(A201404)
关键词:   SH波 散射 椭圆夹杂 脱胶 Green函数 保角映射 动应力集中因子
摘 要: 采用复变函数法,结合“保角映射”技术及Green函数法,研究SH波作用下半空间内含有部分脱胶的椭圆夹杂以及圆形孔洞的散射问题.首先,利用“保角映射”技术将椭圆夹杂映射为圆夹杂,求出散射波位移场,同时,利用Green函数法与“虚设点源”的方法,求出半空间内椭圆夹杂以及圆孔的位移及应力场;然后,根据椭圆夹杂周围位移、应力连续、圆孔周围应力自由的边界条件,建立无穷线性代数方程组,求解出波函数中的未知系数;最后,在脱胶部分施加大小相等、方向相反的应力,构造出“脱胶模型”,得到半空间内含有部分脱胶的椭圆夹杂以及圆形孔洞的总位移场.数值算例表明,入射角度、入射波频率、缺陷之间的距离、夹杂埋深及脱胶角度等对动应力集中因子有较大影响.
《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   尤祖明 祝逢春 王永旭 李斌 解立峰
关键词:   碳氢燃料 爆轰 爆轰参数 环境温度 环境压力
摘 要: 针对军事上使用的碳氢燃料C5-C6,借助自行设计的立式爆轰管装置,通过改变管体内初始环境温度和压力,研究当温度低于常温,压力小于一个大气压时此种碳氢燃料的爆轰性能,得到爆轰参数分别随初始温度和初始压力变化的规律,并将实验数据与常温常压条件下的数据相对比.结果表明:在常温条件下,环境初始温度对燃料爆轰参数的影响远小于初始压力的影响,当环境初始压力下降至常压的一半时,燃料的爆轰状态接近临界爆轰状态.研究成果可为云爆武器在高原条件下使用的性能预计提供实验数据补充和支持.
《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   陈国华 胡昆 周池楼 祁帅
基金:   国家自然科学基金项目(21576102,51705157) 中国博士后科学基金项目(2016M602467) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2017BQ074)
关键词:   尖头碎片 小尺寸储罐 轴向撞击角 剩余速度
摘 要: 化工园区内,容器爆炸事故易引发多米诺效应,产生的碎片击中临近目标设备或装置可能造成事故后果升级.通过开展尖头碎片撞击小尺寸储罐模拟实验,得到了不同轴向撞击角的尖头碎片撞击不同壁厚小尺寸储罐的穿透形貌、穿透能量以及穿孔直径.结果表明:(1)尖头碎片以0°轴向撞击角穿透罐壁形成的穿孑L正面近似圆形,以15°、30°及45°轴向撞击角撞击形成的穿孔正面近似椭圆形且有2个条形翻边,穿孔背面均呈现花瓣型开裂;(2)轴向撞击角越大,壁厚越大,所需的穿透能量越大;(3)轴向撞击角与壁厚对穿孔轴向直径影响显著,但穿孔环向直径变化幅度不大.最后,根据穿甲力学理论和动量守恒定理,推导出适用于0°~45°轴向撞击角的尖头碎片剩余速度理论计算公式.
《爆炸与冲击》   -   2018 年 6 期
作者:   吕亚茹 王明洋 魏久淇 廖斌
基金:   国家自然科学基金项目(51779264,51408607) 江苏省自然科学基金面上项目(BK20171399) 2016年香江学者计划(XJ2016063) 青年人才托举工程(17-JCJQ-QT-021)
关键词:   钙质砂 霍普金森压杆 冲击特性 应力应变曲线
摘 要: 开展了11组南海钙质砂和福建石英砂的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验,试样相对密实度为90%,厚度分别为10、30和50 mm,得到了冲击荷载下钙质砂和石英砂的应变率时程曲线、应变时程曲线和应力应变关系.实验结果表明:通过严格装样技术可以减小实验设备产生的误差,改变试样厚度、子弹长度、整形器等是实现钙质砂应力平衡和恒应变率的主要手段.在相同的密实度和加载条件下,钙质砂的体积模量和剪切模量约为石英砂的10%,压缩强度和抗剪强度约为石英砂的30%.冲击荷载作用下钙质砂的动态力学性能与石英砂存在较大的差异,因此不能将已有石英砂的研究结果直接用于钙质砂.
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