某温压炸药的爆炸特性研究

摘要

本文对温压炸药的爆炸特性进行研究，主要从爆轰参数、野外静爆条件下的冲击波参数、有限空间内的冲击波特性这三个方面进行了分析。
　　 对温压炸药的爆速和爆压进行了计算与试验研究，获得了可靠的计算方法，由计算结果可知温压炸药兼具高能炸药和云爆剂体积爆炸的特点，且铝粉含量越高，其爆速与爆压值越小。通过野外静爆试验对比温压炸药和TNT的冲击波参数，可知不同距离处温压炸药的入射压、正压作用时间及入射冲量均高于TNT;对比不同含铝量温压炸药的冲击波参数，可知铝粉含量在30％左右的冲击波参量比较理想。借助爆炸相似律，得到温压炸药爆炸超压的TNT比当量为1.76，在本文的试验条件下，温压炸药爆炸反应的能量利用率为65.41％，组分中含有的可燃元素(Al、C、H)并没有完全反应。对有限空间静爆试验测得的冲击波压力—时间曲线分两个部分进行分析，结果表明，第一部分为冲击波未发生反射之前的压力变化，其初始参量与变化规律都与开放空间一致;第二部分为初始冲击波经过壁面反射后的压力变化。冲击波参数数据显示，第二部分作用时间可达到270ms左右，是主冲击波正压作用时间的90～250倍;总冲量较大，最高可达到4000Pa·s左右，是主冲击波冲量的20～200倍;每条压力时间曲线上都有6～17个脉冲峰。
　　 利用有限元分析程序AUTODYN对有限空间内温压炸药的静爆过程进行数值模拟，模拟结果与试验值相比，超压值较小，正压作用时间较大，冲量吻合较好。模拟得到的冲击波云图显示，在40ms内，冲击波在侧壁面发生两次反射、顶部两次反射以及空间内两次聚焦，聚焦点的压力最高达4MPa。由冲击波到达时间随距离的变化关系曲线以及爆炸火球的发展曲线可知，在爆炸后5.3ms～5.8ms左右，冲击波与后燃反应之间产生相互的支持推动作用，后燃反应使冲击波的衰减速率逐渐降低，冲击波加强了后燃反应，爆炸火球半径达到1.7m～2.1m。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 含铝炸药的爆轰性能研究

1．2．2 温压炸药的爆炸形式与特征

1．2．3 冲击波传播规律研究

1．2．4 有限空间作用效果研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 温压炸药爆轰参数研究

2．1 引言

2．2 爆轰参数的计算研究

2．2．1 爆速计算

2．2．2 爆压计算

2．3 爆轰参数的试验研究

2．3．1 爆速测试系统及原理

2．3．2 试验样品

2．3．3 测试结果

2．4 温压炸药爆轰特点分析

2．5 本章小结

3 温压炸药敞开空间静爆试验研究

3．1 引言

3．2 测试系统

3．3 测试场地

3．4 数据处理与结果分析

3．4．1 数据处理方法

3．4．2 试验结果及分析

3．4．3 反应过程中的能量分析

3．5 本章小结

4 温压炸药有限空间内作用研究

4．1 引言

4．2 冲击波的反射理论

4．2．1 冲击波正反射

4．2．2 冲击波斜反射

4．2．3 冲击波的聚焦

4．3 有限空间静爆试验

4．3．1 测试系统

4．3．2 场地布置

4．3．3 试验结果与分析

4．4 本章小结

5 数值模拟

5．1 引言

5．2 AUTODYN简介

5．3 状态方程

5．3．1 炸药爆轰产物的状态方程

5．3．2 气体状态方程

5．4 有限空间内静爆数值模拟

5．4．1 计算模型

5．4．2 模拟与试验对比

5．4．3 有限空间内冲击波反射与聚焦

5．4．4 冲击波与后燃反应的相互作用

5．5 本章小结

6 结束语

6．1 全文结论

6．2 展望

致谢

参考文献