壳体对爆炸空气冲击波强度的影响

壳体对爆炸空气冲击波强度有重要影响，本文提出一种计算壳体破片速度的新方法，分析了壳体对爆炸空气冲击波强度的影响。本文指出，壳体对爆炸空气冲击波强度的影响取决于产生壳体破片部位的壁厚(质量)，而不是壳体的全部质量。这反映了实际情况，也是本文的特点所在。通过重量和形状相同的两种装药爆炸空气冲击波对模拟目标的毁伤实验，考查了本文理论分析结果的可靠性。理论分析与实验结果相吻合。本文得到弹体破片最大速度的上限和下限。破片速度与壳体厚度有关，壳体越厚或质量越大．对空气冲击波强度的影响越显著。     

真实爆炸容器壳体动力响应的强度分析

运用DYTRAN编码中的欧拉计算方法,得到了作用于内径3．80m、壁厚0．09m的球形爆炸容器内壁的反射冲击波压力;再运用三维LS－DYNA有限元编码,对容器壳体在反射冲击波载荷作用下的瞬态响应进行了强度分析,着重给出了爆炸容器的几个主要开孔部位的等效应力云图。分析结果对类似工程设计和爆炸容器的安全使用具有实际意义。     

爆炸容器内冲击波系演化及壳体响应的数值研究

对中心装药爆炸后冲击波的产生、传播和壳体动态响应全过程进行了数值研究。认为RDX瞬时爆炸 ,爆炸近场采用自相似解 ;冲击波传播和波系演化采用PPM (the Piecewise Parabolic Method)格式求解Eu ler方程 ;壳体响应采用有限元方法求解拉氏坐标系下由虚功原理得到的动力学方程。壳体内壁面边界条件分别采用强耦合和弱耦合方法处理。结果表明 :(1)当装药量相同时 ,薄壁壳体振型比厚壁壳体复杂得多 ,振幅也大 ;(2 )当装药量不同 ,壳体厚度相同时 ,爆炸场冲击波的演化过程不同 ;(3)对少量装药 ,产生的冲击波强度低 ,壳体变形小 ,是否考虑内边界运动 ,对计算结果的影响不大 ;(4 )在本文条件下 ,爆炸容器封头顶点所受的载荷最大 ,是最易发生破坏的地方 ,侧壁与爆点所在横截面的交线 ,也易破坏。     

夹芯圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的抗冲击特性

采用声固耦合方法对夹芯圆柱壳和等质量的普通圆柱壳在爆炸载荷作用下的应变、速度和加速度进行有限元计算。结果表明:夹芯防护层对爆炸冲击波可起到较好的衰减作用,即通过芯层的塑性变形,耗散了冲击过程中产生的大部分能量,对里面的圆柱壳体起到较好的保护作用,由于夹芯防护层的存在,与等质量的普通圆柱壳相比,夹芯圆柱壳能够承受更强的爆炸冲击波,降低结构的整体变形。     

船用加筋板架爆炸载荷下动态响应数值分析

针对船用加筋板架复杂结构在爆炸冲击波作用下的动态响应 ,采用商用高动态非线性有限元程序MSC/Dytran ,讨论了大尺寸加强结构板架迎爆承载问题 ,提出了复杂板架结构爆炸冲击波作用下动态响应的有限元计算方法 ,并进行了模型试验。试验结果与计算结果吻合较好 ,验证了应用程序及计算模型参数的稳定性和可靠性。对加筋板架两种承载形式 (大尺寸加强构件迎爆或背爆设置 )在爆炸冲击波作用下的动态响应 (板架中心挠度和塑性分布 )差异的分析研究表明 ,大尺寸骨架 (纵骨和肋骨 )背向爆炸冲击波设置将分散爆炸冲击波的冲击作用、减小板架变形、增强其抵抗爆炸冲击波冲击的能力 ,使结构偏于安全。     

爆炸驱动典型活性材料能量释放特性研究

为了研究活性材料爆炸驱动反应特性，基于粉末压制成型工艺，制备了Al/PTFE、Al/Ni两种典型的活性材料及Al₂O₃/PTFE、Al₂O₃/PTFE/W惰性材料。通过爆炸驱动试验，并结合高速摄影、远红外热像仪以及峰值超压测试技术，分析了不同活性材料壳体装药爆炸火球、温度场分布及空气冲击波峰值超压等特性。同时，在炸药爆炸空气冲击波峰值超压经验计算模型中考虑了活性材料释放的化学能，分析了反应释放能量对空气冲击波的影响规律。结果表明:活性材料在爆炸驱动过程中经历了强加载条件下反应、产生碎片并向四周飞散、撞击钢板及后续反应等阶段。活性材料对炸药爆炸产生的空气冲击波具有强化作用，爆炸加载瞬间材料仅发生了部分化学反应。     

金属壳体装药水下爆炸的冲击波特性

为了研究装药壳体厚度对水下爆炸冲击波特性的影响,对1kg柱形含铝炸药分别在厚6mm 的钢 壳或硬铝壳装药下进行了水下爆炸实验与数值模拟研究。实验结果表明,相对硬铝壳,钢壳装药的冲击波冲 量、衰减时间常数以及冲击波能都偏大,而冲击波峰值相差不大。针对不同厚度钢壳装药的数值模拟表明,随 着壳体厚度的增加,冲击波参数明显增强,当壳体厚度超过最优值时这种效应减弱;金属壳的存在导致冲击波 峰值爬升产生滞后效应;对一定质量的炸药,存在可有效提高冲击波压力峰值的最优壳厚,填装比可以作为衡 量效果的重要指标。     

强爆炸冲击波作用下天线结构的离散变量优化设计

首先建立了强爆炸冲击波作用下天线结构受精度和应力约束的连续变量优化设计数学模型 ;其次 ,根据材料特点 ,将设计变量取为离散变量 ,提出了天线结构在强爆炸冲击波作用下受精度和应力约束的离散变量优化设计数学模型。采用离散变量优化算法离散复合形法 ,对强爆炸冲击波作用下的 8m天线进行了优化计算。结果表明 ,经优化设计后 ,天线重量仅为初始重量的 4 0 %。     

考虑环境温、湿度的球形装药爆炸冲击波参数计算模型

为获得实际温、湿度环境中冲击波参数计算模型,计算了考虑温、湿度的理想气体状态方程参数,利用SPEED软件,针对典型状态空气中球形装药爆炸过程进行数值模拟,得到了温、湿度对爆炸冲击波参数的影响规律。结果表明,温度和相对湿度对冲击波超压的影响较小,而正压作用时间和冲量随温度和相对湿度的升高均呈线性递减关系,在高温高湿和寒冷干燥条件下,冲击波正压作用时间和冲量相差分别达21.8%和18.4%。以经典工程计算模型为基础,通过引入含有温度、湿度和对比距离的修正因子,建立了考虑环境温、湿度的球形装药爆炸冲击波参数的计算模型。采用该模型计算得到的不同药量球形TNT爆炸冲击波参数与数值仿真结果吻合较好,可对装药在实际环境中威力评估提供参考。     

爆炸冲击波下导弹结构动力分析模型初步研究

针对爆炸冲击波对导弹目标毁伤这一复杂问题进行了合理的简化,研究了冲击波对导弹结构的破坏问题。利用动力学知识,估计了冲击波对导弹目标的机械破坏作用。在综合考虑战斗部装药质量、爆炸点距目标距离、爆炸高度的环境压力、目标几何尺寸以及目标抗冲击载荷能力等基础上,利用自行编制的程序进行了一系列的仿真计算,得出了战斗部在不同时间不同位置和不同装药质量下产生的冲击波对导弹产生的破坏。计算结果基本符合物理规律,说明采用的模型及算法是合理的,能够对目标在爆炸冲击波超压作用下的易损性进行评估,得到的计算结果对实际应用具有参考价值。     

中心引爆破片战斗部产生的近区空气爆炸波的计算

本文提出一种计算中心起爆有限装药尺寸破片战斗部产生的近区空气爆炸波超压的近似方法。战斗部壳体碎片除受爆轰产物的推力及空气反压外,还考虑了碎片形状等因素引起的形阻修正。适当选取形阻修正系数及修正项引入时刻,计算数据与数十公斤装药战斗部近区实验结果十分接近。本文结果表明,爆破战斗部近区空气爆炸波的计算不能采用强爆炸波理论,应当考虑飞片驱动冲击波的模型。     

Dynamic response of a reinforced concrete slab subjected to air blast load

Reinforced concrete is the principal material for military engineering and nuclear power plant containment. However, impacts and explosions could completely destroy such structures, causing tremendous casualties and property loss. Hence, this study conducts an analysis on the propagation law of a blast pressure wave and the dynamic response of reinforced concrete structures under explosive pressure wave effects. This study uses proper state material parameters and equations and then applies the nonlinear finite element analysis software LS-DYNA to conduct a numerical simulation of a free-field explosion model. After comparison with the computed results from empirical equations and validating the reliability of the numerical analysis model, the destruction and influencing factors on reinforced concrete slabs, under the effects of a blast pressure wave, are investigated. The results can serve as a reference for future analysis and design.     

平面装药模拟高超压长持续时间爆炸作用

平面装药长持续时间爆炸作用是一种有效的试验手段，对土中平面波传播和土介质与结构相互作用的研究具有十分重要的意义。从理论计算和大型野外试验两个方面对平面装药爆炸作用过程进行了深入研究。在理论计算上，建立了ＴＮＴ装药和真实空气双介质物理模型，利用一维不定常平面流动拉格朗日型偏微分方程组求解，给出了爆腔压力空间分布和地面压力随时间的变化结果。在野外试验中，克服了平面装药模拟高超压作用的许多技术困难，实现了高达４５ＭＰａ的压力加载。文中将理论计算和野外试验结果进行了综合比较，结果表明压力波形的振荡衰减特征完全一致，从而证明了平面装药模拟高超压长持续时间爆炸作用是完全可以实现的有效而可靠的手段。     

On Optimal Shell Prestressing

Abstract

The problem of optimum selection and distribution of prestressing forces in a shell structure subjected to different loads is solved within membrane theory. The range of admissible prestressing tensors at a shell point is deter mined and the selection of optimum prestressing is described. The problem is discretized, linearized, and reduced to that of linear mathematical programming. A method of tracing cable trajectories is given. Graph theory approach is applied to form design combinations of elementary loads when these are related by logical conditions. An outline is given of the computation of a prestressed secondary containment of a nuclear reactor.     

爆炸容器内小药量实验动态标定压力传感器

在爆炸容器中进行小药量空中爆炸实验, 利用传感器序列测量冲击波速度, 根据冲击波Rankine-Hugoniot关系获得测点近似理论峰值压力, 从而实现压力传感器的标定, 获得的灵敏度相对误差较小。同时测量了相应的冲击波参数, 并利用Modified-Friedlander公式进行数据后处理, 结果表明固定超压拟合更接近物理事实, 固定正相时间拟合也具有较高精度。最后进行了误差分析, 发现不同传感器特性及数据后处理方法都会带来一定误差。实验结果表明这种测量和后处理方法具有较高的精度, 可以同时标定传感器和测量冲击波参数。     

平面爆炸波在非线性磁滞介质中传播的级数解

本文利用座标摄动方法研究平面爆炸波在非线性磁滞介质中的传播问题。所得到的是以级数形式表达的精确解,它阐明了应力脉冲在该类介质中的衰减规律。计算说明,这种方法比差分方法和特征线性方法简单有效,从而有较大的实用意义。     

A method for transforming a full computation of the effects of a complex-explosion scenario to a simple computation by ConWep

When a large amount of explosive that is stored inside a structure explodes, a blast wave is generated. The strength of the blast depends on both the explosive (type and weight) and the properties of the storing structure, since part of the blast energy is needed to destroy the structure. If one is to determine the dynamic load (e.g., pressure and impulse) that is exerted by the blast on a neighboring structure, he needs to conduct a full numerical simulation with a validated numerical code. If the amount of the stored explosive changes while the storing structure remains the same a new full hydrodynamic computation is required. In the present study, we present a method by which, for a given structure inside which explosive is stored, only a few full hydrodynamic computations with different amounts of explosive are required in order to obtain the resulted blast wave load on a neighboring structure that is located at different distances from the exploding structure for any amount of explosive between the minimal and the maximal amounts that were used in the full hydrodynamic computations. By means of the proposed method, the problem, which as mentioned above needs a full hydrodynamic computation, is replaced by an equivalent problem of the explosion of a bare hemispherical charge. The equivalent problem can be solved by means of an empirical model such as ConWep, which is very simple to apply. The solution of the equivalent problem results in identical peak pressure and peak impulse at close and far ranges from the explosion source and very similar pressure and impulse profiles at far ranges. The proposed method is demonstrated by an explanatory example in which the effect of an explosion inside an ammunition magazine on the surroundings is studied.     

Enrico Fermi shield-plug response to a 1000-Ib TNT accident

The Enrico Fermi Atomic Power Plant—world's largest fast breeder—is a 100,000-kw facility currently nearing completion at Lagoona Beach, Mich. Access to the sodium-cooled core is provided by a 143-ton shield plug. The maximum credible nuclear accident for the Fermi reactor has been postulated not to exceed in violence the detonation of 1000 lb of TNT at the core location. This paper is addressed to predicting the structural response of Fermi to this maximum credible accident. Scaled charges of TNT (cased in molten sodium) were detonated in idealized models of the Fermi reactor. The results of these experiments together with available theory indicate that the accident would be contained in the reactor shielding complex but that the 143-ton shield plug, if unimpeded, might be propelled through the roof of the containment building. In response to the findings of this extensive study, the Fermi reactor will be equipped with an arrester that will prevent a hazardous plug jump in the unlikely event of a nuclear accident.     

核反应堆吊篮流致随机响应研究

讨论反应堆吊篮结构在流体脉动压力作用下的随机响应。基于吊篮缩比模型的试验实测流体脉动压力时程数据，建立了吊篮结构随机响应的模态分析方法，并以秦山核电机组吊篮结构为例进行了算例。     

砌体结构长脉宽爆炸荷载损伤等级评估方法

随着百千吨级当量爆炸工业事故的频繁发生,建筑结构的损伤评估和抗爆安全性更受到关注。目前,构件级的评估方法相对成熟,而大当量冲击波作用下的建筑结构整体毁伤评估依旧是个开放性问题。本文中,面向结构级的毁伤评估,提出了一种新的评估方法?构件损伤加权。该方法以承重构件损伤程度为基础,通过基于应变能的构件权系数加权,进而评估结构级损伤破坏程度。为了验证评估方法的有效性,以典型砌体结构为例,利用自主研发的冲击波结构毁伤模拟有限元程序,开展了百毫秒脉宽爆炸冲击波荷载下结构动力学响应数值模拟。根据数值模拟结果,结合构件损伤加权的评估方法,获取砌体结构损伤等级与冲击波超压的关系。预测的超压值的相对误差为?16.9%～26.2%,验证了评估方法的有效性。该评估方法为获取砌体结构的超压-冲量曲线提供了可行的途径,可为结构的抗爆安全设计提供参考。