摘要:

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摘要:金属结构在冲击载荷作用下，最终的变形方向与加载的方向相反，这一现象被称为反直观行为，试验发现背爆面柔性聚脲防护混凝土靶板在75 g TNT爆炸荷载下也发生了反直观行为。为了研究背爆面柔性聚脲防护混凝土靶板在爆炸荷载下的反直观行为，采用ANSYS/LSDYNA有限元软件，建立了背爆面柔性聚脲防护混凝土靶板在爆炸荷载作用下的有限元模型。利用有限元模型分析背爆面柔性聚脲防护混凝土靶板的动态响应规律，从能量的角度研究靶板反直观行为的发生机理。以靶板的中心点位移和挠度为指标，参数化分析了炸药药量和聚脲涂层厚度对靶板反直观行为的影响规律。结果表明：靶板的反直观行为是由聚脲涂层的应变能释放、混凝土损伤破坏的能量耗散及两种材料间能量的相互转化这三种因素共同作用导致的；炸药药量是反直观行为能否发生的关键因素，当药量较低或较高时，靶板都无法发生反直观行为；涂层厚度在2~8 mm范围内，靶板均出现了反直观行为，其弯曲程度随着涂层厚度的增加先增大后减小。

摘要:为研究聚能射流对有限厚钢靶的侵彻后效参数特性，开展了小口径聚能装药射流成型及侵彻带有靶后效应物的有限厚靶板实验，利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行了聚能射流侵彻有限厚靶板作用过程数值模拟计算，分析了靶板厚度、炸高及靶后效应物密度对聚能射流侵彻后效参数的影响，包括剩余射流头部直径d、头部速度v及后效引爆炸药能力参数v²d。研究结果表明：随着靶厚的增加，后效引爆威力v²d呈现线性衰减趋势，厚度每增加20 mm约损失初始引爆威力参数的16%；在聚能射流保持连续的炸高范围内，随着炸高的增加，后效引爆威力参数v²d呈现先增大后减小的趋势，其驻点出现于炸高为8 倍聚能装药口径处；在常见的炸药密度范围内，随着靶后效应物密度ρ的增大，引爆威力参数v²d衰减速率呈现先减小后增大的趋势；在相同时刻下，v²d-ρ曲线存在一个驻点，v²d最大值分布于ρ=1.6~1.8 g·cm^-3之间，且驻点位置随侵彻时间增大而右移。

摘要:为探明活性毁伤元战斗部封闭空间爆炸载荷特性，开展了活性毁伤元战斗部、惰性战斗部和裸装药的舱内爆炸对比试验，结合高速数据采集系统和三维扫描技术，分析了不同类型战斗部的舱内爆炸压力、温度、受载结构的变形响应和活性材料的能量释放特性，结果表明活性毁伤元战斗部大幅度提高了舱内的准静态压力、温度峰值和受载结构的残余变形，相较于惰性战斗部和裸装药，爆炸压力、温度和结构残余变形最大提高了79.7%、93.6%和62.1%。此外，活性材料能量释放速率、能量释放量与爆轰能量之间呈现正相关关系，其中能量释放量随着爆轰能量的增大出现收敛现象。最后基于活性毁伤元战斗部载荷特性以及金属薄板的爆炸响应规律，发现活性材料的持续释能现象导致舱内准静态压力和结构在1 ms内所受冲量大幅度增加，两者共同影响结构的残余变形。

摘要:为了探究不同管材侧向环形切缝装药的爆炸能量传递特性，开展常规柱状装药和4种管材侧向环形切缝装药的爆炸实验，借助高速纹影拍照系统和冲击波超压监测系统捕获了爆炸波的传播历程和监测爆炸压力的分布情况，分析了侧向环形切缝装药爆炸能量传递规律，以及管材对其能量传递特性的影响。结果显示：侧向环形切缝装药爆炸之后，爆轰产物和冲击波均先朝着切缝方向向外传播，非切缝方向爆轰产物和冲击波的传播相对滞后；与常规柱状装药的爆炸压力对称分布相比，侧向环形切缝管会减小非切缝方向爆炸压力和增大切缝方向爆炸压力，爆炸压力的非对称分布证明侧向环形切缝装药在切缝方向诱发产生了聚能效应；不同管材侧向环形切缝装药的聚能效果强弱顺序为不锈钢（SS）>聚氯乙烯（PVC）>纤维强化塑料（FRP）>有机玻璃（PMMA）。

摘要:为研究碳纤维增强环氧树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer， CFRP）在小当量近场爆炸冲击下的失效机理及吸能特性，对CFRP层合板分别开展了自由场爆炸试验和扫描电镜试验。同时，建立采用3D Hashin失效准则的复合材料层合板损伤模型，针对近场爆炸冲击下CFRP层合板的动响应行为进行了数值模拟，结合试验结果分析了CFRP层合板在近场爆炸冲击下的失效机理及吸能特性。结果表明：CFRP层合板迎爆面与背爆面失效模式存在差异，层合板迎爆面受到冲击波直接作用，出现基体开裂、纤维断裂或中心穿孔失效，分层出现在纤维-基体界面；背爆面由于反射拉伸波的作用，出现大面积的分层失效与裂片飞出，分层出现在基体内部。在层合板动响应过程中，高应力区域集中在穿孔区域边界，沿纤维方向分布，0°与90°铺层的应力水平高于±45°铺层。与迎爆面相比，背爆面处的层合板吸收转化大部分能量，约占总吸能的52%~56%。

摘要:为准确描述爆轰产物在高温高压下的热力学关系，拓展应用范围，实现CHNO单质/混合炸药与含能金属盐爆轰性能的可靠预测，基于Exp-6势的维里系数理论值建立了新气态爆轰产物状态方程Virial-Peng-Long（VPL），并基于更准确的“冷压”项与考虑金属高压热运动变化的“晶格振动”项建立了新凝聚态金属产物三项式状态方程Wu-Chen-Peng（WCP）。应用VPL计算了几种典型CHNO单质/混合炸药的爆轰参数，应用VPL与WCP评价了几种典型含能金属盐的爆轰CJ参数与驱动做功能力。结果表明，相比VLW和BKW，基于VPL能够更准确评价CHNO单质/混合炸药的爆轰性能，对太安（PETN）爆速预测偏差在±2.1%以内，最高不超过2.5%；对RHT-901驱动圆筒稳定速度预测误差绝对值<1%。而VPL与WCP能够准确预测含能金属盐爆轰性能，其中对叠氮化铅爆轰CJ参数计算相对误差不超过±4%；对铜叠氮化物驱动飞片速度预测相对误差绝对值小于1%。

摘要:为了提高超高分子量聚乙烯纤维（ultra high molecular weight polyethylene fiber， UHMWPE）层合板抗弹体侵彻数值分析的建模和计算效率，基于三维等效弹性常数理论，建立了UHMWPE层合板的等效力学模型，发展了一种适用于纤维复合材料层合板抗侵彻性能的三维等效数值分析方法。经UHMWPE层合板抗侵彻试验数据验证，该等效方法考虑了纤维铺层角度对层合板力学性能的影响，可以准确模拟预测层合板的阶段性侵彻破坏特征，对9.1~60.0 mm 厚度范围内层合板弹道性能的平均预测误差小于10%。该方法与纤维尺度的细观数值模拟方法相比，无须对纤维束及基体单独建模；与片层尺度的准细观数值模拟方法相比，无须单独指定纤维/树脂片层铺层方向，且无须在片层间插入大量黏结层单元。

摘要:针对推进剂压延过程中产生的含硝化甘油（NG）挥发物在多种固体表面凝结积聚、存在安全隐患的问题，基于分子动力学模拟方法，通过构建含NG挥发物和固体表面的混合体系模型，开展含NG挥发物在固体表面的凝结行为研究，探讨了NG质量分数、固体表面材质、固体表面粗糙度对含NG挥发物在混合体系中的径向分布函数、均方位移和扩散系数、相对密度分布等分子动力学特征参数的影响。结果表明：随着NG质量分数的增加，挥发物在固体表面的凝结物团簇尺寸逐渐减小，然而挥发物凝结比例则呈现先增加后降低的趋势，当NG质量分数为70 %时，扩散系数为0.0364，挥发物凝结比例最大；当采用不同材质固体表面时，含NG挥发物在二氧化硅（SiO₂）表面的凝结量明显大于材质为铜（Cu）、氧化钙（CaO）和铁（Fe）的表面，但SiO₂表面凝结物团簇的均匀性较差；表面粗糙度因素的引入对于SiO₂表面和Fe表面挥发物凝结量的影响相反，当SiO₂表面从光滑到粗糙度为0.4 nm时，扩散系数从2.1228增加到10.7156，挥发物在表面的凝结量上升；然而，当Fe表面从光滑到粗糙度为0.4 nm时，扩散系数从17.5673减小至1.8462，其表面挥发物的凝结量则有所下降。

摘要:为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆防护效果，采用有限元-光滑粒子流体动力学耦合算法（FEM-SPH）建立水下多介质耦合爆炸模型；设计不同波纹钢-混凝土板复合结构防护方案，探究不同复合结构防护层（含3，6，9，12 mm厚波纹钢复合结构、含30°，45°，60°，75°波纹钢复合结构和含10，30，50，70 mm波高波纹钢复合结构）的水下削波吸能效果，并提出耗能分担率对复合结构进行防护效果评价。研究结果表明：混凝土板迎爆面与背爆面的模拟结果与试验结果较为吻合，验证了水下接触爆炸模拟过程；不同复合结构防护方案下，含12 mm厚波纹钢复合结构、含75°波纹钢复合结构和含70 mm波高波纹钢复合结构防护方案较无防护方案测点峰值压力最大降幅为63.2%，60%和57.9%，最大防护率分别为63.2%，60.0%和57.9%，耗能分担率为69.48%，66.26%和63.51%；最优型式（厚度为12 mm/夹角为75°/波高为70 mm）复合结构的削波吸能效果及防护效果均显著优于单一因素影响下的复合结构。研究成果可为不同波纹钢-混凝土板复合结构在水下抗爆防护领域的应用提供理论基础。

摘要:抗爆容器在内部炸药爆炸作用下的研究与应用是涉及含能材料、爆炸与冲击动力学、振动力学的多学科交叉问题。抗爆容器的内部爆炸效应与动态力学行为研究是提升装备抗爆性能的重要基础，其中的应变增长、反直观等行为与机理是具有重要科学价值的研究问题。本研究从抗爆容器的内部爆炸载荷特性与效应、金属抗爆容器的动力学响应机理、抗爆容器的复杂工况、温压炸药和破片战斗部的爆炸效应、复合材料抗爆容器等五个方面综述了相关研究进展和关键科学发现。分析指出只有在建立有效的力学分析模型和充分揭示结构动力学响应机理的基础上，才能有效指导复杂工况下的爆炸毁伤效应评估和防护结构分析设计。针对高能毁伤炸药和高性能防护材料带来的挑战和机遇，提出了爆炸毁伤与安全防护研究的重要方向和发展趋势。