单层球形金属爆炸容器弹性动力响应研究进展

摘要

爆炸容器能将爆轰产物和破片限制在密闭空间内,在军事和民用领域有着非常重要的应用价值.爆炸容器在爆炸载荷作用下的弹性动力学响应过程非常复杂,其中,应变增长现象的机理是单层金属爆炸容器弹性动力响应研究中的关键基础难题.金属爆炸容器在弹性动态响应过程中,壳体变形的最大幅度不是在振动过程中的第一个周期到达,而是在受到爆炸载荷首个冲击波作用之后的某一个时刻出现,这一现象称为应变增长现象.如果在设计爆炸容器时,只考虑容器初始阶段的最大变形,会因为忽略容器后期由应变增长引发的更大变形,导致容器材料进入塑性或失效而造成严重后果.自从1945 年爆炸容器诞生以来,俄罗斯、美国和中国等国的研究人员以应变增长现象为主要研究问题,对爆炸容器的弹性动力学响应过程及其设计方法开展了大量的研究工作.目前,对爆炸容器应变增长现象机理的解释主要有三种,即由于爆炸载荷引起的共振、容器振动模态的线性叠加和容器振动模态的非线性耦合,其中,由容器动态振动失稳诱发的非线性模态耦合机理是近年来提出的应变增长新机理.本文综述了单层球形金属爆炸容器的弹性动力学响应研究进展,主要针对应变增长现象机理的研究成果和相应的多次使用爆炸容器设计方法进行了总结,并给出了展望和建议.