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爆炸能量输出特性及爆炸波与目标作用的研究

饶国宁  
【摘要】: 本文从实验、理论分析和数值模拟三方面分析了理想炸药TNT、钝化RDX和非理想含铝炸药在水中、密闭空间中和空中的爆炸能量输出特性,得到了爆炸容器、目标靶板等典型目标在内部爆炸载荷、空中爆炸载荷和接触爆炸载荷作用下的动力响应规律。 对TNT、钝化RDX、含铝炸药(RAl-1和RSAl)等不同类型的炸药在爆炸水池中的能量输出特性进行了实验研究。结果表明含铝炸药RAl-1和RSAl的水下冲击波衰减比理想炸药TNT、钝化RDX缓慢,比冲击波能、气泡脉动周期和比气泡能要高于TNT和钝化RDX。 在爆炸容器中研究了TNT、钝化RDX、含铝炸药RAl-1和RAl-2等不同炸药作用下的爆炸载荷特性。对平板封头、壳体中环面轴向和环向在爆炸载荷作用下的频谱特征进行了分析,得到平板封头和壳体的振动模式。对不同炸药作用下容器的振动频谱和应变响应进行了分析,得到爆炸载荷特征和容器动力响应之间的关系。采用二阶精度的TVD差分格式数值模拟了密闭容器在内部爆炸载荷作用下的爆炸流场,得到了容器内壁面上爆炸载荷的分布规律和压力-时间的变化关系。运用有限元程序进行模拟,得到爆炸载荷作用下容器的动力响应规律。 进行了TNT、钝化RDX和含铝炸药RAl-1的静爆实验,得到作用在目标靶板上空中爆炸载荷的超压和冲量。以实测钝化RDX和RAl-1的超压曲线作为初始参数,数值模拟了目标靶板在爆炸载荷作用下的动力响应。分析了爆炸载荷特征和目标靶板动力响应之间的关系。 利用光纤探针测试技术,实验测量钝化RDX和含铝炸药RHTL分别与钢板、铝板、钢-铝板、铝-钢板四种靶板接触爆炸条件下,靶板中不同位置的冲击波到达时间。根据材料的雨果尼奥关系,得到了钝化RDX和RHTL作用下,钢板、铝板和钢铝复合板中冲击波衰减规律。数值模拟了钝化RDX和不同靶板接触爆炸的全过程,结果表明如果炸药的爆轰参数和状态方程参数选取准确,可以预测目标靶板中冲击波的传播规律。


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