条形空腔分集药包若干设计问题的研究

本文讨论了条形空腔药包的分集原则、间断长度、药量计算和最小空腔比的确定,以及条形空腔药包的地震效应等,它们都是条形空腔药包设计中必须解决的重要课题。文中对建立的计算公式列举了若干算例,证明与爆后的实际情况或小型试验比较吻合。     

条形药包爆破现状与展望

首先介绍了条形药包的爆炸作用场理论计算模型，对模拟实验技术和工程应用现状都做了系统综述，其次较全面地展示了条形药包爆破理论和实践的最新发展动态。文中还对现有条形药包装药量计算公式进行了总结和分析，推荐了一个较为可靠合理的药量计算公式。最后提出了几个条形药包爆破技术中存在的主要问题，并对条形峒室药包爆破的发展前景作了分析评述。     

条形空腔药包破坏范围和抛掷堆积规律的研究

本文讨论了条形空腔药包的破坏范围和抛掷、堆积规律,以及多层多排布药方案分段起爆时,后排药包临空面及最小抵抗线的确定方法。     

条形药包空腔爆破的应用及其机理分析

近年来条形药包空腔爆破的应用范围有了一定的扩展,并且在提高爆破效果和控制爆破危害等方面取得了显著效果。本文通过测试资料整理和理论分析,进一步探讨了空腔和条形在爆破中的作用机理以及为什么采用这种装药结构比常用的集中药包偶合装药爆破效果好的道理。     

条形药包端部效应的研究

通过一系列的模型试验和数值计算，得到了条形药包各部分峰值质点速度衰减规律，发现端部质点速度随着与轴线交角的减小而减小；端部作用范围随着距离的增加而向中部扩展。当药包长度小于１．７５Ｗ，不再表现出标准条形药包的作用特性。还根据端部质点速度衰减规律，探讨了端部增加药量来改善端部作用效果的计算公式。     

基于Starfield迭加法的条形药包爆炸应力场分析

在分析条形药包的现有理论研究方法与实验成果的基础上,认为爆轰波沿装药方向传播的时间效应是影响条形药包爆炸应力场特征的主要因素。综合Starfield迭加法与动力有限元法,提出了基于Starfield迭加原理的条形药包爆炸应力场数值分析模型,全面分析了不同起爆方式下条形药包爆炸应力场发展及形成规律,结论对实际工程具有一定指导意义。     

条形药包端部爆炸应力场的动光弹试验研究

借助动光弹试验方法，采用聚碳酸脂板模拟无限平面，探索了条形药包端部爆炸应力场的分布特性。根据动态二维应力光性定律，得出了端部应力场分布的定性结论。     

土中爆扩及其挤密效应的研究

对爆扩挤密机理进行了分析，给出了条形药包药管直径、线装药量、振动速度、振动频率和持续时间的计算式，提出了土中爆扩破坏分区的模式与尺寸，对软基处理及爆沉工艺具有实用价值和研究意义。     

条形装药土中爆炸冲击波及空腔的数值模拟

本文用拉格朗日坐标有限差分法对条形装药土中爆炸的冲击波和空腔参数进行了一维轴对称数值模拟。计算中取爆破介质为弹-理想塑性体。计算得到的冲击波,爆炸空腔的参数与X光摄影数据的比较,结果表明计算与实测结果基本一致。     

轴向分布式药包激发地震波场模型

炸药震源激发地震波场幅频特性直接影响地震勘探精度,本文通过计算研究轴向分布式药包激发地震波场幅频特征规律:以球形空腔震源模型为基础,采用叠加方法获得轴向分布式药包激发地震波场计算方法,并与数值模拟结果进行对比。研究表明:该方法误差在7%以内;在爆心距大于药柱总长度9.8倍时轴向分布式药包所激发地震波速度场与球形药包基本一致,但地震波的频率更高。     

岩石爆破的粉碎区及其空腔膨胀

本文根据爆炸冲击波的理论分析,讨论了柱形装药和球形装药的粉碎区半径、炮孔近区的压缩比、爆破空腔及其空腔的发展时间。通过分析,给出柱形装药的爆炸近区参数。计算结果表明:2号铵梯岩石炸药柱形装药在岩石介质中产生的粉碎区半径一般是炮孔半径的1.65～3.05倍,球装药在岩石介质中产生的粉碎区半径是球形装药半径的1.28～1.75倍;柱形装药在孔壁处的冲击波波长与炮孔半径属于同一量级;粉碎区内的平均压缩比为1.05～1.10。     

条形装药土中爆炸空腔发展过程的实验研究

本文通过X光摄影观察无限介质(土)中条形装药爆炸空腔发展的高速现象。得到了实验条件下的空腔发展规律,分析了空腔发展过程中一些重要现象。实验表明:空腔发展符合幂函数规律:空腔运动过程受装药的传爆特征、空腔长径比和裂缝出现时间的影响、空腔最终形状与起爆端位置无关。     

Meshfree particle simulation of the detonation process for high explosives in shaped charge unlined cavity configurations

The numerical simulation of the detonation of a high explosive (HE) is generally not an easy task for traditional grid based methods. Smoothed particle hydrodynamics (SPH) method, as a meshfree, Lagrangian and particle method, provides a very attractive approach in dealing with large deformations and large inhomogeneities in the extremely transient high explosive detonation and later expansion process. This paper presents the application of SPH to simulate and analyze the detonation process of high explosive in shaped charge. A three-dimensional SPH code is developed and applied to simulate the shaped charge detonation process in different scenarios. It is observed that for high explosive in a shaped charge, the detonation produced gaseous products experience strong convergence that forms an extremely high-pressure gas jet. Factors such as different charge cavity shapes and different detonation models lead to quite different behavior of the gas jet convergence and later divergence. Further analyses reveal that a critical value for the charge head length exists. Beyond this critical value, increasing the charge head length will not result in improvement on the gas jet convergence performance.Received: 11 March 2002, Accepted: 9 December 2002, Published online: 28 April 2003     

铝纤维炸药土中扩腔现场实验与数值模拟

为检验铝纤维炸药的做功能力,对铝纤维炸药土中爆炸扩腔现象进行实验,并采用ANSYS/LS-DYNA软件进行数值模拟,得出铝纤维炸药爆腔半径随药量变化的关系。结果表明,现场实验与数值模拟均能较好地表征铝纤维炸药土中爆炸扩腔的规律,铝纤维炸药相对于工业乳化炸药做功能力强,且由于其成型效果好等特点,应用于一些复杂的环境能够取得理想效果,可为类似工程提供参考。     

混凝土靶体计及压实效应的球腔动态膨胀模型和侵彻计算

建立了一混凝土靶体的球腔动态膨胀的侵彻模型。靶体的静水压力一体积应变关系考虑了不同的密实混凝土模型。也研究了混凝土作为多孔材料在高压下的压实效应。混凝土有拉伸强度极限值，其剪切强度与压力相关为Mohr—Coulomb定律。球腔动态膨胀模型考虑球对称空腔在无限介质里从零半径开始以常速度膨胀，产生一塑性区和一弹性区。当膨胀速度足够小时，由于介质的低拉伸强度，塑性区和弹性区之间可存在一径向裂纹区。可由解析方法获得空腔表面压力和弹塑性区界面传播速度随空腔表面扩张速度变化的曲线，再由球腔动态膨胀模型所得的空腔表面压力分布用于计算混凝土靶体的刚性杆弹侵彻深度。本文模型的计算结果与经验公式，不可压缩和线性可压缩混凝土模型的进行了比较。     

有限长柱形药包土中爆腔特征尺寸的计算方法

为计算柱形药包土中爆腔尺寸，提出了一种有限长柱形药包在土中爆炸的特征尺寸近似计算方法，该方法利用球形药包爆腔膨胀准静态模型叠加的方式，给出了长径比较大情况下柱形药包爆腔特征尺寸及塑性区半径。与数值模拟对比表明，该方法的误差随长径比的增大而减小，当球形药包数量N=n、长径比在10及以上时，误差在12.2%以内，表明该方法能够较准确地预测有限长柱形药包爆腔的特征尺寸。     

混凝土材料的动态空腔膨胀理论

采用三段式线性状态方程和考虑拉伸破坏的带剪切饱和的Mohr-Coulomb屈服准则描述混凝土材料的本构关系,运用相似变换方法推导出了空腔膨胀动态响应的理论表达式,并运用Runge-Kutta-Felhberg数值方法给出了球形空腔动态响应的数值解。结果表明:空腔膨胀压力随空腔膨胀速度和剪切饱和强度的增加而增加,在空腔膨胀速度较高时,考虑剪切饱和时的空腔膨胀压力明显小于不考虑剪切饱和时的空腔膨胀压力。     

爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力屈曲

研究计及横向剪切的复合材料层合扁球壳在爆炸冲击载荷作用下的非线性轴对称动力屈曲问题。通过在复合材料层合扁球壳非线性稳定性的基本方程中增加横向转动惯量项并引入R.H.Cole理论的爆炸冲击力,得到爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力控制方程,应用Galerkin方法得到用顶点挠度表达的爆炸冲击动力响应方程,并采用Runge-Kutta方法进行数值求解,采用Budiansky-Roth准则确定冲击屈曲的临界载荷,讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,此方法是可行的。     

弹体侵彻过程中装药温升的近似分析

对侵彻过程中内部装药轴向应力和变形进行理论分析,并考虑装药的弹塑性变形,得到轴向应力 和形变量沿着装药轴向分布函数,以内壁与装药摩擦生热和热传导为基础,得到装药温度的分布曲线、最高温 度在装药中的相对位置。计算结果表明,装药最高温升以及最高温升在装药中的位置与炸药的物性参数、装 药长度和过载最大值相关,临界装药长度可作为弹体装药设计的参考,计算结果为弹体侵彻过程中的装药设 计和安全性分析提供理论依据。     

聚能装药对混凝土靶板的侵彻研究

系统开展了不同药型罩材料、不同锥角、不同壁厚的聚能装药在不同炸高下侵彻混凝土试验, 研究了罩材料、锥角、壁厚、炸高等结构参数对漏斗坑直径、侵彻孔洞直径、漏斗坑深度以及侵彻深度等参数的影响规律;应用空腔膨胀理论计算了混凝土靶体阻力, 采用改进的伯努利方程和两阶段空腔膨胀理论获得了混凝土靶板在侵彻体作用下的侵彻深度和孔洞直径, 理论结果与试验结果基本吻合;基于AUTODYN 软件平台, 采用与试验一致的聚能装药结构, 开展了57 种工况下侵彻体成形过程的数值模拟研究, 并对其中典型工况的侵彻混凝土过程进行了数值模拟, 计算所得孔洞直径和侵彻深度与试验结果吻合较好, 在此基础上深入探讨了聚能装药作用下混凝土漏斗坑的形成机理, 分析表明, 铝药型罩的开坑机理不同于钢和铜药型罩.