聚能效应在岩石定向断裂控制爆破中的研究

针对目前石材开采面临的问题，对采用聚能药包岩石定向断裂控制爆破技术时的裂缝(纹)起裂和扩展的机理进行了探讨，同时对该法的爆破参数进行了设计；实验室和现场试验验证结果表明，由聚能射流形成的切缝有明显的定向作用，使爆生气体的能量沿预定方向集中，裂纹的定向断裂控制效果良好，表明该法是一种比较理想的断裂控制爆破技术；研究成果对相关理论研究和现场应用均有一定的指导意义，该法将会成为岩石定向断裂控制爆破发展的一个方向。     

螺旋管聚能药包根底光面爆破机理研究及应用

针对现阶段光面爆破存在的根底不平整问题以及炸药能量利用率低的问题,提出了一种螺旋管聚能药包。为探究药包的破岩机理,采用LS-DYNA数值模拟和钻孔爆破试验相结合的方法研究了此药包的破岩机理。数值模拟结果表明,螺旋管聚能药包能形成连续金属射流侵彻炮孔孔壁,孔壁被侵彻出垂直炮孔方向的裂缝。用普通柱状药包和此药包进行钻孔爆破对比试验,结果表明,螺旋管药包试样的残留炮孔孔壁有螺旋形侵彻缝,印证了数值模拟的侵彻结果。并且相比于普通柱状药包,其炮孔利用率提高7.2%、扩孔率提高8.4%。将此药包应用于舟山绿色石化基地围垦区,结果表明,螺旋管药包爆破区域根底高度平均比普通装药低14 cm,根底高度标准差比普通装药小12 cm。研究成果在爆破工程应用中有很大价值,可以降低施工成本、加快施工进度、提高爆破效果,适合在矿山开采、井巷掘进等工程中使用。     

内爆炸下钢管混凝土结构变形与破坏的试验分析及数值模拟

钢管混凝土结构由于具有良好的力学性能和低经济成本而受到广泛应用,因此对它的研究很多,但对它在爆炸作用下尤其是内爆炸作用下的研究很少,故分析钢管混凝土结构在内爆炸下的变形与破坏具有重要意义.本文通过试验与数值模拟方法,分析了内爆炸下钢管混凝土结构在具有二条预制狭缝时的变形与破坏情形.结果表明,钢管变形主要发生在靠近狭缝处,变形大小随药量的增加而增大,最终导致钢管在狭缝两端出现约45°方向的裂纹,引起钢管混凝土剪切破坏.     

液体燃料抛散比药量及点火延迟期的研究

为了合理确定液体燃料环氧丙烷爆炸抛散比药量及点火延迟时间，进行了相关的实验与数值模拟研究，用CCD像机记录了三种比药量下爆炸抛散过程，并从云雾成长过程中不同时刻的燃料浓度及云雾氧平衡两方面对三种比药量下的点火延迟时间进行了讨论。运用数值方法对2个特定延迟时间点的爆炸场压力进行了计算，给出了压力峰值随距离变化的曲线。     

弹丸在多层复合介质中的爆炸破坏效应研究

根据实验得到的运动弹丸在多层复合介质中不同深度爆炸时产生的弹坑形状、体积及破坏面积，对破坏效应进行了理论分析，建立了弹丸在多层复合介质中的爆炸破坏分区；考虑主要影响破坏效果因素条件下应用量纲分析方法，并结合实验数据得到了破坏参数与比炸深的无量纲关系式和关系曲线，由这些曲线能够方便地查找所需最佳破坏效果对应的比炸深，在相同条件下，该结果可推广到类似目标的爆炸破坏效应分析。     

大孔径双向聚能射孔弹的研究

 设计了一种双锥药型罩与双向装药结构相结合的聚能射孔弹模型,通过数值模拟方法研究其射流成型机理,并计算其射流参数。结果显示：双锥药型罩的小锥角部分形成聚能射流,大锥角部分形成翻转弹丸,射流头部和弹丸的速度分别为6 250 m/s和1 620.9 m/s,弹丸长度和平均直径分别为26.1 mm和8.6 mm。结合数值模拟结果,对射流侵彻公式进行了修正,并利用修正公式预测该射孔弹侵彻钢靶的深度,计算结果为69.6 mm。最后,按照该模型进行侵彻实验,实验回收弹丸的长度和平均直径分别为28.1 mm和8.8 mm,侵彻钢靶的深度和孔径分别为70 mm和17 mm。实验表明：数值模拟与理论计算方法相结合是可行的,能够有效地计算射孔弹的射流参数并预测其侵彻深度;该射孔弹侵彻性能优越。     

新型乳化炸药动压减敏装置的数值模拟研究北大核心CSCD

利用LS-DYNA动力学有限元软件,对新型乳化炸药动压减敏装置的作用过程进行了三维数值模拟,研究了该装置在水下爆炸过程中的流场分布特征,及其结构设计对实验结果的影响。对比研究结果表明,新型乳化炸药动压减敏装置中,受压乳化炸药之间的排距是影响实验精度的关键因素,当乳化炸药的半径为2cm、主发药RDX的质量为10g时,乳化炸药的最小排距(即前排乳化炸药对后排乳化炸药影响最小时的排距)为20cm。因此,在乳化炸药动态减敏实验开展之前,可以通过数值模拟的手段预先确定最小排距,减小实验误差。该方法可为乳化炸药动压减敏的后续深入研究提供参考。     

钛基纤维炸药水下爆炸性能的初步分析

通过爆炸压力时程曲线分析含钛纤维炸药的压力峰值、水下比冲击波能、比气泡能、质量能量及能量密度变化趋势,通过对所得能量结果分析钛纤维炸药的化学反应过程。结果表明:含钛纤维炸药的压力峰值、比冲击波能随钛纤维含量的提高而降低,比气泡能随钛纤维含量的提高而增大,质量能量及能量密度都随钛纤维含量的提高而增大。随距离的增大,钛纤维炸药压力峰值衰减比RDX的慢,而不同钛纤维含量的钛纤维炸药的比冲击波能、比气泡能在不同距离处随钛纤维含量变化趋势基本一致。根据炸药反应释放的总比能量进行理论分析,得出钛纤维炸药爆炸反应方程式。     

固、液相FAE一次引爆实验研究

基于离散爆轰思想,进行了小药量无约束空间固、液相燃料空气炸药(fuelairexplosive,简称FAE)弹体的野外一次引爆实验。实验结果表明,固、液相FAE弹体的爆炸效果均明显优于等质量的TNT装药;固相FAE弹体一次引爆后的云雾分散规律和爆炸压力场分布不同于液相FAE弹体。在本实验装置条件下,固相FAE弹体的远场超压增长峰值虽未超过等质量的液相FAE弹体,但其火焰持续时间却比等质量液相FAE弹体的长。若仅考察弹体云雾最大半径,固相FAE弹体并不比等质量的液相FAE弹体优越太多,但固相FAE弹体的爆炸作用体积增大较多。     

双面爆炸焊接的数值模拟

双面爆炸焊接一次起爆可同时焊接两组复合板,而且使炸药临界厚度显著降低,提高了炸药的能量利用率,解决了爆炸焊接现存的高噪低效问题。借助ANSYS/LS-DYNA动力学分析软件,运用光滑粒子流体动力学方法(SPH)与有限元(FEM)耦合算法,对双面爆炸焊接进行了三维数值模拟,并将模拟结果与实验结果和理论计算结果进行了对比。结果表明,数值模拟结果与实验结果较吻合,且与Deribas的理论计算结果一致性较好,说明Deribas公式和SPH-FEM耦合方法对双面爆炸焊接具有较好的指导意义。