特种防护舱抗爆性能试验研究

为探讨特种防护舱抗爆性能,进行了舱内爆炸原型试验,研究不同装药量下开闭盖状态防护舱内爆炸时的空气冲击波超压和舱体位移过程。结果表明:同药量下闭盖状态的空气冲击波超压明显高于开盖状态,即封闭舱内偶然爆炸时空气冲击波超压更高;随装药量的增大,舱壁的空气冲击波超压也在增大;舱体侧壁经过多次正反射作用均未发生碎片反应,顶盖泄爆措施对降低底板的空气冲击波超压十分有利;距爆心较近处的位移均比距爆心较远处的位移大。原型试验舱体完全破坏,但结构未发生崩溃式破坏,并无碎片及内爆的二次破片飞出,舱体具有一定的抗爆性能和较好的防破片能力。     

测试厂房对导弹爆炸冲击波防护性能数值仿真

了解导弹测试厂房对爆炸冲击波的防护性能,对于航天发射场安全风险分析至关重要。以某发射基地测试厂房为分析对象,利用LS-DYNA软件对测试厂房内导弹意外爆炸的情况进行了数值仿真,并与经验方法估算的结果进行对比,验证了数值仿真的有效性和可靠性。结果表明:发生爆炸时,抗爆墙能发挥良好的抗爆性能,泄爆墙能及时泄压减压,测试厂房的防护性能满足要求。     

爆炸冲击波作用下板架结构响应研究综述

板架结构是飞机和水面舰艇主要的组成单元,研究其在爆炸冲击波作用下的变形和破坏对目标结构的防护设计具有重要意义。国内外学者对板架结构在冲击波载荷作用下的变形与破坏进行了大量研究,形成了诸多成果。本文中从理论分析、实验研究和数值模拟3个方面总结了爆炸冲击波载荷作用下板架结构响应领域的研究现状,并对未来研究方向提出一些建议,为相关结构的抗爆设计以及战时毁伤评估提供参考。     

坑道截面形状对爆炸冲击波传播规律的影响

为研究坑道截面形状对爆炸冲击波传播规律的影响,设计了 4种截面积相等但形状不同的坑道结构,利用有限元仿真软件对5 kg TNT球形裸装药在坑道内爆炸产生的冲击波传播过程进行了数值模拟,得到了圆形坑道内冲击波的传播规律以及不同截面形状对冲击波参数的影响规律.圆形坑道内冲击波超压峰值和比冲量的初始值最大,衰减最快;随着传播...     

一种新型防护结构对爆炸冲击波衰减特性的研究

运用大型有限元软件LS—DYNA,在相同爆炸冲击波作用下,对洞库口部普通钢板防护门和有泡沫铝夹层的钢板防护门两种防护结构的隔爆性能进行了数值模拟和对比分析,结果表明:有泡沫铝夹层的钢板防护门对爆炸冲击波有着良好的衰减特性。同时表明该新型防护结构对洞库口部抗爆炸冲击波设计有着很高的参考价值。     

近距空爆载荷作用下双层防爆舱壁结构抗爆性能仿真分析

为探讨双层舱壁结构的抗爆性能,采用有限元仿真分析了近距空爆载荷作用下结构的动态响应过程和板材最大有效塑性应变随冲击波载荷强度的变化关系以及结构的失效破坏模式和动态吸能特性,并与相同材料同等重量的传统加筋板架进行了比较,最后对抗爆性能较好的CI型双层舱壁结构进行了结构抗爆的近似优化。研究结果表明:双层舱壁结构能够有效避免局部撕裂失效的破坏模式;相同冲击波载荷作用下,双层舱壁结构吸能较大,但结构板材的最大等效塑性应变却比加筋板架小,因而抗爆性能明显优于加筋板架;通过结构抗爆的近似优化可得到抗爆性能更优的双层舱壁结构,可为工程中双层舱壁结构的选型和抗爆防护结构单元的设计提供参考。     

不锈钢面板与铝面板泡沫铝夹芯梁的抗爆性能

为考查泡沫铝夹芯梁的抗爆性能及面板材料对其抗爆性能的影响，采用数值模拟方法分析了面板材料分别为工业纯铝与304号不锈钢，芯材为Alporas泡沫铝共同组成相同质量泡沫铝夹芯梁在不同爆炸荷载作用下的跨中位移与芯材压缩应变的差异。研究结果显示：在爆炸冲量分别为1．82，3．77，6．08，7．0kN·s的作用下，工业纯铝面板泡沫铝夹芯梁跨中位移分别为304号不锈钢面板泡沫铝夹芯梁跨中位移的68％，83％，84％及86％，较304号不锈钢面板泡沫铝夹芯梁具有更好地抵抗爆炸冲击波的能力，面板材料对泡沫铝夹芯梁的压缩应变影响较小。     

UHMWPE复合材料抗爆实验研究

运用定制的聚偏四氟乙烯(PVDF)压电传感器,直接测量爆炸载荷下UHMWPE层叠无纬布和PU基体的UHMWPE复合材料内部冲击波压力峰值,对其冲击波衰减特性进行了实验研究。实验结果表明:UHMWPE复合材料对爆炸冲击波有很好的衰减作用,含有PU基体的UHMWPE复合材料比UHMWPE层叠无纬布对爆炸冲击波有更好的衰减效果。UHMWPE复合材料具有轻质、吸收冲击波效率高等特性,在爆炸冲击波防护领域有很好的应用前景。     

柱状炸药自由空气爆炸的网格划分方法研究

网格划分方法对自由空气爆炸冲击波传播过程的数值模拟精度有较大影响,且不同当量下网格划分方法亦有较大区别.通过使用LS-DYNA软件对柱状炸药的爆炸冲击波传播过程进行数值模拟,以Henrych经验公式为验证依据,分析了网格划分方法在不同比例距离处对超压峰值的误差影响;以"网格尺寸与炸药半径之比"作为网格尺寸划分依据,以比...     

舰艇结构在水下爆炸冲击作用下损伤响应的相似问题研究框架及其工程应用

通过对加筋板结构在水下爆炸冲击波作用下相似问题的研究方法进行扩展,指出舰艇结构在水下爆炸冲击作用下损伤响应相似问题的研究应分为三步,即准确相似条件研究、近似相似方法研究和模型实验方法研究。在此基础上,提出了相似问题研究的工程运用方向:舰艇结构损伤响应的模型试验预报和舰艇结构损伤图谱。该问题若按所提出的研究框架展开,最终可建立舰艇结构在水下爆炸作用下损伤响应的相似预报体系和用于舰艇结构抗爆抗冲击设计的结构损伤图谱。     

基于均匀实验设计的温压战斗部爆炸冲击波毁伤仿真研究

以温压战斗部爆炸冲击波对地下目标的毁伤为背景,设计毁伤仿真模拟的基本方案,在对影响冲击波毁伤因素合理分析的基础上,利用均匀试验设计方法设计以装药密度、空气温度、大气压强以及混凝土密度为影响因素的均匀试验方案,最后通过正态分布检验图和Bootstrap法等方法对毁伤参数的统计特性进行研究。结果表明,固定条件下温压战斗部爆炸冲击波对地下目标的毁伤中,毁伤参数值具有明显的正态分布特性,对后续结合现场试验数据确定毁伤参数真值和毁伤试验鉴定提供了一定的指导和借鉴作用。     

冲击波在多层结构中的传播

对水下冲击载荷在多层结构中的传播规律进行了理论分析,根据分界面上的应力和速度连续性条件得到透射波强度的解析表达式.从理论分析可以看出,舰船结构的多层防护体系对于减少爆炸冲击的损伤具有重要的作用,防护结构的波阻抗越大,防护的效果越好,这种方法可应用于多层防护结构在远场爆炸冲击波作用下的毁伤或防护方面的预测.     

命中角对防护结构口部爆炸毁伤影响的数值分析

为研究装药命中角对防护结构口部爆炸毁伤的影响规律,对直墙拱结构进行了一系列爆炸模拟分析,得到了直墙拱结构拱顶、拱脚和直墙底3个位置的爆炸应力和位移时程曲线。通过分析这3个位置的应力峰值和位移峰值,发现随着装药命中角的增大,拱顶处竖直方向荷载减小,而拱脚处水平方向荷载增大;随着装药命中角的增大,拱顶处竖直方向位移变形减小,而拱脚处水平方向位移变形增大。模拟分析得到的命中角对防护结构口部爆炸毁伤的影响规律,可供防护工程设计时参考。     

爆炸载荷作用下的船用吸能防护结构

重要舰船或舰船的重要部位采用吸能防护结构的必要性已逐渐被人们所认识和接受。防护结构性能好坏的主要指标是培构总能量吸收量和比耗能,本文分析了3种船用吸能防护结构在爆炸最荷作用下的破坏形式,给出了相应的能量吸收估算公式及计算蛄果,比较了等重量下不同防护结构的吸能量和比耗能,从而为船用吸能防护结构用于抗爆炸设计提供了依据和方法。     

波纹型泡沫混凝土耗能层的抗爆性能

为了研究耗能层类型改变对复合防护结构防护能力的影响,利用LS-DYNA有限元软件,对采用波纹型泡沫混凝土作为耗能层的复合防护结构在爆炸荷载作用下的动力响应进行了模拟,从压力、合成位移、合成加速度和合成速度4个方面考察其防护能力,发现波纹型泡沫混凝土防护能力明显优于平板型泡沫混凝土;并对波纹周期分别为6,8,10 cm的情况进行比较,发现其抗爆效果基本符合波纹周期越小,防护效果越好的规律。     

地面爆炸条件下框架底层柱的破坏公式推导及数值模拟分析

由于常规武器地面爆炸时在地面附近形成了较为复杂的爆炸冲击波,该冲击波对附近军事目标的破坏非常严重.为便于对地面军事工程结构进行防护研究,有必要对军事工程结构的破坏距离进行预测和评估.在前人研究的基础上采用理论分析和数值模拟方法研究了常规武器地面爆炸条件下对框架底层柱的破坏作用.从理论上推导框架底层柱在遭受地面爆炸冲击荷载时的破坏程度预测公式,同时建立了炸药、空气、土壤和结构于一体的全耦合数值模型对推导公式进行了验证.结果表明理论推导和数值模拟计算结果较为一致,该公式可以为地面军事工程结构防常规武器打击提供一些建议和参考.     

条形装药爆炸条件下地下结构的动力数值分析

军事地下工程多采用直墙拱结构形式，实战中美军大量使用的精确制导炸弹装药可视为条形装药。为研究近区爆炸条件下条形装药对直墙拱结构的动力响应影响问题，利用LS—DYNA程序进行了条形装药爆炸条件下地下直墙拱结构的动力数值分析。通过对比集团装药的数值模拟结果，发现在条形装药垂直入射结构拱项时，直墙拱顶的有效应力峰值高于集团装药达25％。因此，如果按传统方法将精确制导炸弹装药视为集团装药，进行防护工程结构计算和设计偏于不安全，根据数值计算结果提出了防护工程结构设计参考建议。     

冲击波和气泡载荷联合作用下加筋板塑性变形

水下爆炸冲击波和气泡载荷对舰船结构都有不同程度的毁伤作用,计算舰船结构在水下爆炸载荷作用下的塑性变形时,需要同时考虑两种载荷的影响.通过对加筋板结构刚塑性分析,运用Lagrangian方程,得到一种计算冲击波和气泡脉动压力波联合作用下加筋板塑性变形的方法.该方法计算结果与试验值和文献值吻合较好.对该计算方法的适用范围进...     

坑道内爆炸冲击波的三维数值模拟与试验验证

采用多物质ALE算法,利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了坑道内爆炸冲击波的三维数值计算模型。通过与试验实测数据对比,分析了网格尺寸、人工黏性系数、坑道长度等对数值计算结果的影响规律。结果表明:网格尺寸和人工黏性系数对计算结果的影响较大;坑道出口产生的稀疏波会使数值计算结果失真,数值计算时坑道长度宜为所研究测点到爆炸源距离的1.5倍。冲击波超压峰值和冲量计算值与试验实测值的最大误差分别为8.9%和3.1%。     

水下爆炸载荷作用下夹芯圆柱壳的动态响应

采用有限元数值模拟方法,对夹芯圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了分析.在夹芯防护层质量给定的情况下,通过对不同夹芯层相对密度下内部圆柱壳体获得的最大加速度进行比较,得出了最优的夹芯层相对密度.同时,还对内部圆柱壳体的等效应力和夹芯层的变形进行了分析.研究结果表明:夹芯防护层对爆炸冲击波有较好的衰减作用,且对里面的圆柱壳体起到了较好的保护作用,具有优异的抗冲击防护特性.