解析方法与数值模拟相结合求解炸药在容器内部爆炸产生的壁面载荷

本文采用总变差递减（TVD）数值方法与强爆炸解析解相结合的手段,求解了炸药在爆炸容器内部产生的作用载荷。计算结果与实验值在几个典型位置进行了比较,二者有良好的符合。与单纯的数值方法相比,本文所探索的方法能有效地克服对称轴附近的数值振荡,不失为确定爆炸载荷的一种新途径。     

封闭式爆炸容器小药量爆炸振动效应研究

为评估炸药在封闭容器内爆炸产生的振动效应对周围环境的影响,对封闭式爆炸容器小药量TNT炸药爆炸产生的爆炸振动效应进行了爆源邻近实地监测和测试。结果表明:小药量炸药爆炸引起的爆炸振动效应对距爆源100 m以外的普通砖结构民用住宅产生的速度强度远低于其临界峰值速度,不会对其结构产生明显影响。     

飞行器点火爆炸通用测量装置的设计

针对飞行器试验用点火器的通用测量装置,提出了一种柱形爆炸容器的设计方法,从容器壁厚、反射超压、应用材料、容器结构以及点火器爆炸当量等方面进行考虑,计算柱形爆炸容器的压力瞬间载荷,并利用COSMOS Works软件进行应力仿真,最后通过实际飞行试验环节进行验证,回收采集系统所记录的试验数据并间接分析出点火器的工作状态,结果表明:试验结果和理论分析完全吻合,容器设计合理,从而为飞行器研制试验用点火器驱动动力装置提供必要的数据参考和支撑。     

氧气体积分数对油气爆炸特性的影响

作为燃烧和爆炸三要素之一,氧气体积分数的控制对于爆炸事故的防治具有重要意义。实验研究了氧气体积分数对汽油蒸气-空气混合物（简称油气）爆炸极限和爆炸压力的影响。结果表明：随着氧气体积分数的降低,油气爆炸下限呈一阶指数规律缓慢增大,油气爆炸上限呈线性规律迅速减小;爆炸极限范围由0.92%~3.76%缩小为1点,该爆炸极限临界点为1.22%,对应的临界氧气体积分数为11.4%;油气的最大爆炸压力和最大压力上升速率随着氧气体积分数的降低而减小,油气体积分数越大,氧气体积分数影响越显著。     

水下近场非接触爆炸载荷作用下加筋板毁伤变形的数值仿真研究

采用高动态非线性有限元程序MSC.Dytran对复杂加筋板结构在水下爆炸载荷下的动态响应和变形模式进行了仿真分析和模型试验,建立了复杂加筋板架结构水下爆炸作用下动态响应的有限元计算方法.研究了加筋板在水下爆炸载荷下的不同毁伤形式,并利用有限元程序对复杂毁伤形式进行了瞬态毁伤过程分析,认为一定药量近距离爆炸时局部破坏要先于整体破坏.     

爆炸载荷下固支方板大变形的塑性动力响应

本文对固支方板大变形的塑性动力响应进行了实验和理论研究。其载荷特点是有较大幅值和较长持续时间的爆炸脉冲。文中给出了一些有关固支方板的实验结果。这批试板由应变率敏感材料制成。实验载荷提供的能量足以引起材料的塑性流动,试板的最大残余挠度为板厚的3.78至20.87倍。利用Jones—Sawczuk控制方程,导出了爆炸脉冲下固支方板最大残余挠度的简单理论公式,该式与按冲量作用的相应公式有明显差别。采用本文公式并计及动态屈服应力所得出的最大残余挠度值,与实验结果取得满意的一致。     

半封闭空间钨丝点燃油气特性研究

为研究钨丝点燃油气着火爆炸特性,建立了半封闭容器着火爆炸实验平台。通过高速摄影仪拍摄的火焰传播过程,研究不同油气体积分数下的着火模式。根据高频动态压力传感器采集的容器内压力变化情况,分析不同油气体积分数下的着火规律。结果表明,着火模式有燃烧、爆炸和爆燃后持续燃烧3种;爆炸和爆燃后持续燃烧都会形成"压力双峰"现象,而燃烧只产生1个压力峰值;不同着火模式的反应总时间、最大压力上升速率和下降速率均存在突变现象;油气着火爆炸过程中,火焰和压力波之间形成了强烈的耦合作用。     

圆柱形容器爆炸焊接数值模拟与实验

针对深空探测采样容器的特殊要求,进行爆炸焊接严实密封技术研究。利用非线性动力学软件进行铝质柱形容器爆炸焊接数值模拟,得到各种焊接初始参数的影响规律,确定较佳焊接初始参数及容器结构尺寸,并进行实验验证。实验结果表明:外盖角度为7°时,1mm壁厚外盖配4mm壁厚内圆柱或2mm壁厚外盖配6mm壁厚内圆柱,配以较合适炸药厚度,密实焊接效果较理想。研究结果为深空探测采样容器结构设计提供了较好的参考。     

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。     

着陆冲击试验系统设计及大型橡胶容器试验验证

为确保大型橡胶容器的运输适航性,依据中国民用航空局对运输类飞机的应急着陆过载要求,开展着陆冲击试验系统设计。通过冲击平台仿真设计与校核、波形发生器仿真设计、摆锤系统与导向机构设计,构建了着陆冲击试验系统,有效负载约达20 t,最大冲击载荷达到400 t。选取大型橡胶容器作为典型空运物资进行应急着陆实装试验验证,结果表明:冲击波形均近似为三角波,与仿真曲线波形相似,过载峰值分别为侧向1.54g、航向3.06g、9.02g、16.20g,与目标峰值最大相对误差小于3%,峰值对应时间大于50 ms,试验系统符合设计要求。该试验系统可用于空运平台的研制,对于确保飞行安全、降低研制风险、提高空运适航性具有重要的意义。     

固支钢板在爆炸与均布载荷耦合作用下的破坏

为了研究局部爆炸载荷与均布载荷耦合作用下固支钢板的破坏效应,进行了局部爆炸载荷单独作用下固支钢板的破坏试验,通过建立有限元模型,对局部爆炸载荷单独作用下钢板的破坏进行模拟,验证了仿真模型的准确性,开展了单独局部爆炸载荷作用、单独均布载荷作用以及局部爆炸载荷和均布载荷耦合作用下固支钢板的破坏效应的研究;研究结果表明:局部...     

储运过程反应失控型火灾爆炸事故的预测与防范

储运化学活泼性物质时易发生反应失控型火灾爆炸事故,其危险性随着容器的增大和储运时间的增长而增加.介绍一种储运容器中反应失控火灾爆炸事故危险性预测的方法,预测结果与实际情况具有良好的一致性,并对预防事故的冷却方法进行了实验研究.     

T型坑道中爆炸冲击波传播规律的数值模拟

为了确定地下坑道中防护门上的冲击波荷载,首先需要弄清爆炸冲击波在坑道中的传播衰减规律.在模型坑道爆炸实验数据验证的基础上,应用数值模拟方法研究了T型坑道中爆炸冲击波的传播衰减规律.通过大量不同模型尺寸、不同炸药药量的数值模拟,得到了T型坑道中平面冲击波的形成位置,提出了爆炸冲击波通过T型坑道拐弯时新的冲击波压力衰减系数...     

不同环境条件油气爆炸极限测试模拟实验系统

针对不同环境条件油气爆炸极限测试的特殊需要,研制了相应的测试实验台架和关键参数测试系统。对标准20L球形爆炸装置进行了改进,使之适用于不同环境条件油气爆炸极限的测定与分析,设计并构建了能够配制不同浓度油气的油气雾化循环配气系统、瞬态压力测试单元、温湿度测试单元和气体组分测试单元等。实验验证与分析结果表明：该模拟实验系统能够满足不同环境条件油气爆炸极限测试分析的需要,也可供其他相似可燃气体（液体蒸气）测试使用。     

非均匀容积式受限空间油气爆炸超压与火焰特征

设计了20 L非均匀容积式受限空间油气爆炸实验系统,完成了油气在其中的爆炸参数测试实验,获得了超压和火焰参数的变化规律。研究结果表明,超压随时间的变化可分为6个阶段,最大超压为791 k Pa;与20 L标准球形容器相比,非均匀受限空间油气爆炸过程中出现强压力振荡,振荡波峰值随时间的变化可用指数函数描述。火焰强度随时间的变化可分为4个阶段,各阶段火焰形态的变化为:球状蓝色层流火焰→亮黄色火焰→暗红色火焰→火焰熄灭。随着油气初始体积分数的增大,最大超压和平均升压速率呈现出先增大后减小的趋势,最大超压峰值(791 k Pa)和最大平均升压速率(7.4 MPa/s)对应的油气初始体积分数均为1.74%,且最大超压和平均升压速率随油气初始体积分数的变化可分别用二次多项式和三次多项式描述。随着油气初始体积分数的增大,火焰强度也呈现出先增大后减小再增大的变化规律,最大火焰强度为7 300 lux,火焰持续时间呈现出先减小后增大的变化规律,最短持续时间为0.317 s,最大火焰强度和最短持续时间对应的油气初始体积分数均为1.74%。     

受限空间可燃气体爆炸抑爆实验系统研究

针对狭长受限空间可燃气体爆炸抑制模拟实验研究的需要,采用超细冷气溶胶抑爆技术设计了一套操作方便、组装灵活、结构合理的复合式气体爆炸抑制系统.完成气体爆炸和抑爆实验.实验表明该抑爆实验系统能满足受限空间不同工况气体爆炸抑爆实验研究的需要;同时也表明可燃气体浓度、抑爆剂性能、信号采集及控制系统响应速度等是影响抑爆效果的主要因素.文中的研究为进一步研制抑爆装置奠定了实验和理论基础.     

油料储存罐火灾初期模式实验研究

油库是油料的储存场所,绝大部分油料以油罐作为储存容器,而油料洞库的安全一直以来是各级主管部门非常关心又急待解决的难题。因此,研究油罐的储存安全问题是解决这一难题的关键。针对油库常用的储油装置——油罐,在其模拟实验装置上,以汽油作为燃烧工质,进行了系统实验研究与分析。并在此基础上,得出了以下结论:油气体积分数是油罐火灾模式的决定因素,若没有氧气补充,爆炸后的复燃或二次爆炸的可能较小,油罐开口条件下的燃烧危险性大,必须采取有效的主动消防措施。这些结论对研究油料储存罐的安全、消防提供了一定价值的依据。     

水下爆炸载荷作用下受损加肋圆柱壳的剩余屈曲强度计算

研究了在水下爆炸载荷作用下受损的加肋圆柱壳的屈曲.结合DYTRAN软件和NASTRAN软件计算了水下爆炸载荷作用下受损的加肋圆柱壳的剩余屈曲强度,并且提出了一种结合上述两种软件计算加肋圆柱壳的剩余屈曲强度的方法.数值计算表明,预测结果与实验结果吻合较好.     

油气爆炸抑制实验装置的抑爆特性

为研究气态抑爆介质对洞库管路系统油气爆炸的抑制作用,研制了主动式油气爆炸抑制实验装置,搭建了洞库管路系统油气爆炸抑制实验系统。以CO2为抑爆介质,进行了油气爆炸抑制实验,与无抑爆介质条件进行了对比,并分析了火焰强度、爆炸超压值、火焰传播速度和爆炸产物等特性参数变化情况。结果表明:抑爆器通过喷射CO2,对爆炸火焰强度、持续时间有明显的抑制作用;在CO2作用下,最大爆炸超压值和最大火焰传播速度分别下降了34.21%和54.48%;通过分析油气爆炸燃烧产物,可知在CO2作用下,有较多油气并没有参与燃烧反应或者反应不完全。     

Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接的数值模拟研究

利用SPH-FEM耦合算法及SPH算法对Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接实验分别进行了三维与二维数值模拟,旨在研究多层爆炸焊接过程中动态参数分布情况及结合质量。理论计算了三维模拟中复板的碰撞压力峰值并与模拟结果进行了对比,在此基础上利用振动波及爆轰波的传播规律解释了复板压力分布特性。通过二维模拟获得了基复板波状结合界面,与实验所得波形较为吻合,验证了多层爆炸焊接实验中基复板的结合质量。模拟结果显示了相较于单层爆炸焊接,多层爆炸焊接理论上能够节省近68%的炸药量,有效节约了生产成本。