空腔解耦爆炸实验研究的基础理论(Ⅱ)

空腔解耦爆炸可使远区地震波幅度大大降低 ,国外已在现场和实验室内进行了大量的实验研究 ,但涉及空腔解耦爆炸实验数据分析方法及相关的基础理论知识基本上散布于各文献 ,我们在对国外有关文献调研的基础上 ,较为系统地介绍了空腔解耦爆炸的基础理论知识、实验数据的分析方法及解耦效应的简化分析模型。     

空腔解耦爆炸实验研究的基础理论(Ⅰ)

空腔解耦爆炸可使远区地震波幅度大大降低 ,国外已在现场和实验室内进行了大量的实验研究 ,但涉及空腔解耦爆炸实验数据分析方法及相关的基础理论知识基本上散布于各文献 ,我们在对国外有关文献调研的基础上 ,较为系统地介绍了空腔解耦爆炸的基础理论知识、实验数据的分析方法及解耦效应的简化分析模型     

盐岩介质中空腔爆炸解耦因子的计算

对在美国内华达试验场盐岩介质中进行的Salmon 地下核爆试验( 填实爆炸,当量5.3kt,埋深828m) ,利用近区自由场加速度测试数据,计算了它的震源函数t() ,并且根据一维球对称爆炸膨胀源理论,计算了弹性响应空腔爆炸源的震源函数s()。由解耦理论,得到了盐岩介质的完全解耦空腔爆炸的解耦因子DF。     

地下空腔解耦爆炸的数值模拟

采用一种Euler算法和Lagrange算法相结合的有限差分算法计算地下空腔解耦爆炸。对腔内气体,采用Euler网格,对腔外岩石,采用Lagrange网格,对不同半径的空腔爆炸引起的远场应力波和震源函数开展了数值模拟,重点分析了空腔尺度对震源函数的影响。结果表明,空腔增大会降低远场应力波峰值、地下爆炸的耦合强度和震源函数稳态值,但拐角频率随空腔的增大而增大。     

岩体中非填实爆炸空腔壁振动状态分析

采用流体动力学模型研究了地下空腔中化学爆炸冲击波的传播过程及空腔壁的运动状态。计算中体现了空气冲击波与空腔壁作用后激发的强谱振幅高频冲击波。在实验中 ,解决了空腔内传感器的防护和抗干扰等技术难题 ,测到了空腔壁的地运动加速度波形。通过对所测波形的时频域分析得出了非填实爆炸在源区和近区激发高频应力波 ,其频率明显高于填实爆炸的频率。这些特征与数值计算相一致。最后简略讨论了数值计算与实验测量中需解决的问题。     

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。     

长方体单腔室空腔环境内爆炸效应的实验研究

为了获得在典型空腔内发生爆炸后,结构壁面上爆炸载荷的分布规律和空腔结构的破坏形式,以国防工事和人防工事的等级设计规范为依据,设计了长方体单腔室空腔模型,并对该模型进行了药量逐渐递增直至可使结构破坏的内爆炸实验。用压力传感器和加速度传感器分别记录了单腔室壁面上爆炸载荷的压力时程曲线和结构壁面振动的加速度时程曲线,分析了壁面上爆炸载荷的分布规律以及模型结构的破坏形式,并将首个峰值的实测数据与理论计算和数值模拟结果进行了对比,探讨了3种研究方法产生误差的原因。     

孔底空腔爆炸应力场分布的动光弹试验研究

在保护层开挖中,孔底空腔装药爆破的方法被证明对保护建基面是行之有效的。为了研究炮孔孔底空腔装药结构的爆炸作用机理,运用动光弹试验模拟介质受到爆炸载荷作用下的动态响应,分析了不同装药结构的孔底应力场分布情况及其作用规律;文中介绍了动光弹模型试验设计参数,通过对试验中条纹级数与比例距离曲线的对比分析,得出了合理的孔底空腔能有效地降低爆炸峰值压力和有利于保护建基面的结论。     

填石排淤法中的爆炸作用

通过模型实验,本文研究了填石排淤法的作用机理;得到:石舌的产生是爆炸空腔把淤泥挤入堆石体中挤出的;当爆炸空腔的压力降到低于大气压力和重力之和时,由于水和淤泥的回流又把岩块冲入空腔或爆坑;以后爆破的强烈震动又把堆石体中的淤泥挤出,从而形成稳固的基本落底的堤坝。本文还给出了现场爆破效率和炮位的关系。文中的比药量值可供工程参考。     

空腔流动的动量分解及能量输运特性

空腔结构广泛应用于航空航天飞行器部件及地面交通工具中,其复杂的流声特性是相关工程设计中必须考虑的关键问题.空腔流动中的流声相互作用是空腔自持振荡的重要过程,准确识别并解耦空腔内的流体动力学模态和声模态,是深入理解空腔流声相互作用和能量转化机制的关键.通过直接求解二维Navier-Stokes方程数值模拟来流马赫数Ma=...     

小比距离密闭空腔爆炸爆后气体温度和压力测量技术研究

为实现空腔爆炸温度、压力变化趋势的准确测量,基于铠装K型热电偶和压力变送器,建立密闭空腔爆后气体温度、压力测量系统。设计密封隔热防护装置,将传感器的敏感端与信号调理模块分别安装在两个密封腔内,有效提高了传感器在大当量爆炸冲击条件下的存活率。在0.86m/kg^1/3比距离密闭空腔大当量爆炸条件下,对传感器及防护装置的性能进行考核验证,爆后测量采集到了有效的气体温度及压力变化历程,且传感器状态能够最终恢复至正常状态。测试结果表明,使用密封隔热安装的K型热电偶和压力变送器可以满足小比距离密闭空腔爆后气体静态温度、压力测量需求。     

土中爆炸空腔的发展过程

本文给出了用X光透视法得到的土中爆炸空腔清晰图片,观察到了空腔和裂缝的发展过程,同时还考查了不同介质性质和炸药品种对空腔发展特征的影响。     

聚能破甲效应(一)

在园柱形装药远离起爆点的一端,如果有一空腔(如锥形空腔),就会有更多的爆炸能聚集,并产生大得多的破坏作用,人们称此为聚能效应。 聚能效应在二百年前已被发现,二次大战期间人们发现在炸药的空腔内衬一金属罩能大大提高其侵彻能力,并利用这一发现制成了反坦克火箭弹。从此,人们开始对聚能破甲进行大量的理论分析和实验研究。     

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。     

薄壁柱壳在内部爆炸载荷下膨胀断裂的研究

以柱形爆炸装置为研究对象 ,讨论了其薄壁壳体在爆炸载荷下的动态断裂准则。给出了典型的FAE模型及在数值计算时必要的简化条件。对回收的壳壁破片进行了SEM扫描电镜观测 ,分析了金属材料在高应变率下膨胀断裂的微观机制。采用解耦的、考虑应变强化的粘塑性本构方程 ,根据损伤破坏理论推导出以临界应变为依据的改进断裂准则 ,计算表明断裂参数理论解与数值模拟结果一致 ,并得到了实验方面的例证。     

用金属丝爆炸模拟地下爆炸空腔环境的初步研究

把金属丝和丝周围的砂岩压制样品置于密封的爆室内,利用Mv30-19型大储能电容器组(总储能达232千焦耳)在50千焦耳左右的储能下进行爆炸。实验结果表明,爆室中的金属丝爆炸可以产生足够的温度和压力,即可以产生类似于地下爆炸空腔形成早期的物理化学环境。而且,砂岩样品在爆炸中汽化、熔化至少形成了1克左右的早期玻璃体。 改进装置线路、降低线路电感、选择最佳金属丝参数使其匹配;改进爆炸室结构,并应用磁致收缩效应来提高爆炸丝产生的温度和压力,以产生更多的玻璃体是可能的。     

岩石爆破破碎能耗随抵抗线的变化规律

针对爆炸荷载下岩体破碎块度和有用功能耗及能耗利用率问题,运用断裂力学、分形基础理论分析和模型实验等方法,对爆炸荷载下岩体破碎块度和能耗利用率随最小抵抗线的变化规律开展了系统的分析研究。研究结果表明:在模型实验条件下,破碎块度分形维数在1.2～1.7之间,随最小抵抗线增大呈现较好的线性衰减趋势;破碎能耗随最小抵抗线呈现先增加后降低的趋势,爆炸能量利用率在4.57%～12.51%之间,趋势与能耗值一致,模型实验中能耗利用率存在最大值;破碎块度与能耗利用率变化趋势相反,说明在最小抵抗线变化过程中存在一个最佳值,使得破碎块度和能耗利用率均处于最优状态,模型实验中这一最佳值为160 mm,是装药直径的26.7倍。该研究结果可为提高爆炸能利用率理论分析及工程中降低大块率的设计和施工提供理论依据。     

由邻近爆炸引起的岩洞振动规律

本文对一个有空腔耦合的爆炸多次试验结果进行了总结。重点叙述了地下岩洞运动参数(加速度、速度、位移)的衰减规律及沿空腔断面分布特征。给出了可供工程应用参考的衰减指数。     

空腔物化过程的计算

本文研究固体介质内,如花岗岩,在爆炸产生的高温高压蒸汽压力的作用下,空腔的膨胀、空腔壁向内回弹、蒸汽冷却和凝聚及至最后倒塌的物化过程。文中引用热力学、统计物理、大形变的弹性理论,计算了腔内蒸汽量、蒸汽压、空腔半径和空腔温度的关系,计算出回弹时的温度、压力、蒸汽量和空腔半径。它们与已有的测定参量基本上符合,但尚有一些理论值有待进一步测试来验证,特别是回弹时的若干参数,这很有意义,也很关键。本文提出的计算模型对研究空腔形成的物化过程是有参考价值的。     

土中爆破鼓包运动过程的X光摄影研究

本文叙述了用X光透视法同时观察鼓包和空腔运动的方法,并给出了同样药量不同埋深下土中爆破的测试结果。土中爆破鼓包运动过程可分成两个阶段:第一阶段是由应力波在自由面反射造成的运动;第二阶段是由爆炸产物和空腔附近介质的固有运动造成的运动,这时可出现二次加速现象。第二阶段的出现,是由反射裂缝和由空腔发出的外行裂缝联通造成的。