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。     

近壁面水下爆炸冲击波载荷参数研究

水下爆炸过程中结构会受到冲击波载荷的作用同,同时结构也会对冲击波栽荷产生反作用.为了解结构对冲击波参数的影响规律,从牛顿第二定律出发,推导了冲击波压力、正压作用时间和比冲量与板厚之间的关系.为验证计算方法的正确性,设计了验证性试验,试验证实计算结果与试验结果吻合较好.计算表明:冲击波载荷参数主要受到板厚的影响,板厚越厚...     

单个球形装药浅层水中爆炸的试验研究

装药浅层水中爆炸研究是一个分复杂的问题。本文支用爆炸相似律对浅层水中爆炸冲击波参数进行了分析,并测试了水中冲以压力值。根据试验结果,本文对空间流场压力分布进行了分析并建立了模型进行了试验范围内冲击波压力的经验公式。     

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。     

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.     

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.     

惰性气体中电爆丝爆炸激励冲击波的理论分析

建立了惰性气体中电爆丝爆炸激励的冲击波模型。对于冲击波马赫数与光辐射强度的关系、惰性气体种类对冲击波强度的影响以及电爆丝根数对冲击波强度的影响,进行了理论计算与分析,所得结论对红外脉冲强光辐射源的研究有重要作用。     

水中爆炸作用下隧道毁伤效应研究

为研究隧道在水中爆炸荷载作用下的毁伤机理和破坏形态,选取典型管节,建立隧道管节的耦合Lagrange-Euler(CLE)三维数值模型,通过水下爆炸试验验证了CLE方法和材料模型的准确性。开展隧道管节的毁伤效应数值模拟,分析冲击波作用过程、管节损伤演化过程和管节破坏机理;进行参数分析,比较不同炸药当量和爆炸距离对管节毁伤程度和破坏模式的影响。结果表明：在水中爆炸作用下,隧道管节的损伤过程超过冲击波的作用时间。在同种炸药当量下,管节前壁的损伤程度随爆炸距离的增加而降低;后壁的损伤程度主要受炸药当量影响,爆炸距离对其影响较小。以位移变形为损伤指标,拟合得到函数关系式,并给出不同破坏程度的临界曲线,可用于评估隧道管节的破坏程度。     

大型水面舰艇在重型鱼雷水下近距爆炸作用下的毁伤效应

以单发某重型鱼雷击沉DD973驱逐舰的实船打靶试验为例,揭示了船体梁结构在船中底部近距离水下爆炸作用下最终呈现中垂破坏现象.建立了该问题的物理仿真模型,再现了船体梁在水下爆炸近场冲击波正压和负压交替作用下的中垂破坏过程.与实船打靶试验情况进行对比的结果验证了数值计算结果的有效性.在此基础上,分析了船体梁结构在水下爆炸近场球面冲击波和动态气泡作用下的内力和变形规律.     

导弹弹体空中结构解体毁伤研究

针对弹体结构解体破坏是导弹K级毁伤主要毁伤模式之一,进行了爆炸冲击波载荷作用下自由状态导弹弹体结构毁伤理论预测与实验验证.基于简化的弹体质量阶梯分布梁结构和能量分析,进行了导弹弹体结构解体毁伤临界冲量理论预测,通过爆炸冲击载荷作用下局部及舱段式弹体模拟结构毁伤实验,对理论模型进行了分析验证.研究结果对于导弹目标易损性分析与毁伤评估具有一定参考价值.     

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...     

爆炸冲击波对靶板的损伤仿真与评估研究

为了研究爆炸冲击波对武器装备的损伤，建立了炸药爆炸冲击靶板的有限元模型，对不同厚度靶板在确定爆炸冲击环境下的损伤进行了仿真试验。不同于传统的宏观破口尺寸损伤表征参数，引入了等效塑性应变来精确描述靶板损伤，并提出了一种基于主成分分析理论对靶板损伤进行评估的方法。结果表明：利用该方法所得到的计算结果与理论分析结果完全一致。这说明基于多元统计分析的靶板损伤评估方法是切实可行的，可以进一步应用于装备爆炸损伤评估与易损性研究中。     

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...     

舰船静置爆炸气泡时总纵强度计算方法研究

新型"大气泡能"概念武器在水下爆炸能产生大气泡,对船体总纵强度造成很大影响,有可能使舰体发生纵向折断或倾覆。为研究这种作用,建立了舰船静置爆炸气泡时总纵弯曲强度的理论计算方法。采用静置爆炸气泡的假设,将气泡产生的浮力损失和压力差转化为等效载荷,计算气泡作用后船体的总纵弯矩和剪力并进行强度校核。以某舰艇为例进行计算,结果表明,爆炸气泡作用下船体的剪力和弯矩比静浮状态增大很多,船体发生纵向折断破坏的危险性也随之增大。     

舰船局部结构在水下爆炸气泡载荷作用下的塑性变形分析

在水下爆炸载荷作用下的舰船局部结构塑性变形计算中,往往只考虑冲击波载荷的影响而忽略气泡载荷的影响。为研究气泡载荷在舰船局部结构塑性变形中所占的比例,利用通用有限元软件Abaqus,对舰船局部结构典型形式加筋板模型在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了数值仿真。其中,载荷计算采用了Geers-Hunter模型,材料本构采用了Johnson-Cook模型。分析仿真结果发现,模型中点变形挠度明显分为两个阶段,很容易区分冲击波载荷引起的变形和气泡载荷引起的变形。将最终变形挠度仿真计算结果与试验结果进行对比,两者吻合较好。计算结果表明:由气泡载荷引起的加筋板塑性变形挠度超过总变形挠度的30%,所以在计算中气泡载荷的影响不容忽视。     

内爆炸坑道中冲击波冲量试验

为获得内爆炸情况下坑道中冲击波冲量的传播规律,进行了坑口内装药比例模型坑道爆炸试验.模型坑道为等截面钢筋混凝土直墙圆拱结构,截面积为0.67 m2;TNT炸药的装药量范围为400～800 g.用压力传感器记录了坑道中的冲击波波形,分析了实测的冲击波波形和冲击波冲量的传播规律,由实测数据拟合出了冲击波冲量沿着等截面直坑道传播的工程经验公式.算例分析表明,提出的冲击渡冲量工程经验公式具有一定的应用价值.     

水下近距爆炸作用下弹性钢板处的空化特性研究

弹性钢板在水下近距爆炸作用下,冲击波会使其附近流体形成局部空化,脉动气泡会使流体形成锥形空化。利用平面冲击波理论对局部空化的形成特性进行了研究,理论分析了结构目标尺度的变化对空化区域形成的影响,并通过具体试验对局部空化理论进行了验证,两者符合较好;通过试验和数值仿真方法研究了气泡脉动引起的锥形空化的形成特点,初步分析了锥形空化的形成原因。结果表明,锥形空化对结构具有较大的冲击作用。     

圆柱壳承受水下爆炸作用时的动响应

本文提出了有限水域内水下爆炸实验设计的一般考虑方法,结合实验结果得到了各种条件(λ/D)下圆柱壳受水下爆炸作用时的壁压分布规律,采用塑性动力学中绝对最小原理对结构响应进行了数值计算,给出了冲击波作用下圆柱壳响应的一种偏安全估算方法。     

爆炸冲击波对装甲车辆的毁伤效能

针对弹药爆炸对装甲车辆毁伤这一复杂问题进行了合理的简化,研究冲击波对靶板的作用过程。利用AUTODYN软件对爆炸冲击波对靶板的作用过程进行了数值模拟,分析了靶板前后空气压力的变化情况,得到爆炸冲击波作用下靶板中心的挠度值,并与理论计算结果相对比,二者具有良好的一致性,为下一步冲击波的毁伤效能研究提供参考。     

压力容器爆炸火灾原因调查

压力容器一旦发生爆炸，碎片的破坏作用、冲击波和有毒介质的危害以及可燃烧介质燃烧引发的火灾和二次空间爆炸，会使压力容器爆炸火灾比其他火灾危害更大，造成的损失和人员伤亡更惨重。因此，压力容器爆炸火灾原因的调查研究尤为重要。主要介绍了压力容器爆炸火灾的特点，从调查访问、现场勘验及技术鉴定等方面探讨了压力容器爆炸火灾原因调查的内容和方法。