2019年 39卷 第3期
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2019, 39(3): 032101.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0458
摘要:
以正戊烷云雾为研究对象，进行预点火湍流对云雾爆炸参数影响规律的实验研究。首先通过不同气动压力进行喷雾，获得平均特征直径（SMD）分别为 21.21、14.51 和 8.64 μm 的正戊烷云雾，并得到不同气动压力预点火的湍流均方根速度；随后在 20 L 云雾爆炸参数测量系统中实验获得预点火湍流对正戊烷云雾蒸发速率、爆炸超压峰值、压力上升速率和火焰传播延迟时间的影响。结果表明：(1) 对于圆柱形罐体对称式双喷头分散系统，流场环境可近似认定为零平均速率湍流场；在0.4、0.6和0.8 MPa的气动压...
以正戊烷云雾为研究对象，进行预点火湍流对云雾爆炸参数影响规律的实验研究。首先通过不同气动压力进行喷雾，获得平均特征直径（SMD）分别为 21.21、14.51 和 8.64 μm 的正戊烷云雾，并得到不同气动压力预点火的湍流均方根速度；随后在 20 L 云雾爆炸参数测量系统中实验获得预点火湍流对正戊烷云雾蒸发速率、爆炸超压峰值、压力上升速率和火焰传播延迟时间的影响。结果表明：(1) 对于圆柱形罐体对称式双喷头分散系统，流场环境可近似认定为零平均速率湍流场；在0.4、0.6和0.8 MPa的气动压...
2019, 39(3): 032102.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0248
摘要:
为研究环缝宽度对旋转爆震发动机（rotating detonation engine, RDE）工作特性的影响，在非预混RDE中进行实验，同时采用高频压力传感器、离子探针和高速摄影等测量设备，在同一入口质量流率的条件下，改变空气进气环缝宽度和燃烧室环缝宽度。获得了单波、双波、四波对撞及混合传播模态；当燃烧室环缝宽6 mm时，增加空气进气环缝宽度，爆震波由四波对撞转变为同向双波，最终以单波形式传播；而燃烧室环缝宽10或15 mm时，空气进气环缝宽度对爆震波传播模态的影响较小；此外，四波对撞模态下，...
为研究环缝宽度对旋转爆震发动机（rotating detonation engine, RDE）工作特性的影响，在非预混RDE中进行实验，同时采用高频压力传感器、离子探针和高速摄影等测量设备，在同一入口质量流率的条件下，改变空气进气环缝宽度和燃烧室环缝宽度。获得了单波、双波、四波对撞及混合传播模态；当燃烧室环缝宽6 mm时，增加空气进气环缝宽度，爆震波由四波对撞转变为同向双波，最终以单波形式传播；而燃烧室环缝宽10或15 mm时，空气进气环缝宽度对爆震波传播模态的影响较小；此外，四波对撞模态下，...
2019, 39(3): 032103.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0396
摘要:
以熔铸型含铝混合炸药熔奥梯铝为对象，研究铸装含铝混合炸药快速热点火后的燃烧转爆轰特性。建立了快速热点火燃烧转爆轰实验平台，由实验装置（加热装置、约束钢管、炸药）、压力测试系统、光纤测速系统组成；加热装置加热15 mm厚45钢钢板，峰值温度大于1 100 ℃，温升速率为85～95 ℃/s。开展了快速热点火带壳熔奥梯铝炸药燃烧转爆轰实验，由加热装置加热约束钢管内熔奥梯铝炸药，炸药化学反应阵面压力和传播速度分别由压电性高压压力传感器和光纤探针测定；实测阵面压力约1 GPa，传播速度最大约2 600 m...
以熔铸型含铝混合炸药熔奥梯铝为对象，研究铸装含铝混合炸药快速热点火后的燃烧转爆轰特性。建立了快速热点火燃烧转爆轰实验平台，由实验装置（加热装置、约束钢管、炸药）、压力测试系统、光纤测速系统组成；加热装置加热15 mm厚45钢钢板，峰值温度大于1 100 ℃，温升速率为85～95 ℃/s。开展了快速热点火带壳熔奥梯铝炸药燃烧转爆轰实验，由加热装置加热约束钢管内熔奥梯铝炸药，炸药化学反应阵面压力和传播速度分别由压电性高压压力传感器和光纤探针测定；实测阵面压力约1 GPa，传播速度最大约2 600 m...
2019, 39(3): 032201.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0048
摘要:
为对比抗爆设计规范采用的线性荷载计算模式，建立了考虑跃迁的指数型衰减荷载表达式，通过爆炸荷载等效单自由度微分方程，求解了关于跃迁时长、超压峰值、指数型形状调整参数、结构自振频率与荷载作用时长的等效静载抗力动力系数表达式。根据跃迁时长与形状调整参数，分析了四种典型计算工况，结果表明：现行结构抗爆设计规范等冲量线性衰减荷载可设计范围明显偏小，动力系数在延性比β＜3.0下偏保守，而β≥3.0，wt+＞1.4δ时偏不安全，最大偏低17.4%；跃迁时长比值越大，动力系数越大，跃迁时长比为1%～2%时，对动...
为对比抗爆设计规范采用的线性荷载计算模式，建立了考虑跃迁的指数型衰减荷载表达式，通过爆炸荷载等效单自由度微分方程，求解了关于跃迁时长、超压峰值、指数型形状调整参数、结构自振频率与荷载作用时长的等效静载抗力动力系数表达式。根据跃迁时长与形状调整参数，分析了四种典型计算工况，结果表明：现行结构抗爆设计规范等冲量线性衰减荷载可设计范围明显偏小，动力系数在延性比β＜3.0下偏保守，而β≥3.0，wt+＞1.4δ时偏不安全，最大偏低17.4%；跃迁时长比值越大，动力系数越大，跃迁时长比为1%～2%时，对动...
2019, 39(3): 033101.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0015
摘要:
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利用
2019, 39(3): 033102.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0334
摘要:
为了解决爆破作业对近距离埋地管道的安全评估问题，对高饱和粘土中爆炸波作用下聚乙烯(polyethylene, PE)管道进行了一系列管道动态响应的原型实验，得到了不同药量下管道动应变、动压力的实验数据和管体及地面的振速数据。实验结果表明：PE管动应变峰值同比例距离具有良好的幂函数衰减关系，在6～11 m/kg1/3比例距离范围内，PE管的环向峰值应变衰减指数（绝对值）比轴向峰值应变衰减指数大；管道动态响应的主振频率略高于土体的主振频率，两者在同一量级，管道合成速度衰减指数大体和管道轴向应变衰减指...
为了解决爆破作业对近距离埋地管道的安全评估问题，对高饱和粘土中爆炸波作用下聚乙烯(polyethylene, PE)管道进行了一系列管道动态响应的原型实验，得到了不同药量下管道动应变、动压力的实验数据和管体及地面的振速数据。实验结果表明：PE管动应变峰值同比例距离具有良好的幂函数衰减关系，在6～11 m/kg1/3比例距离范围内，PE管的环向峰值应变衰减指数（绝对值）比轴向峰值应变衰减指数大；管道动态响应的主振频率略高于土体的主振频率，两者在同一量级，管道合成速度衰减指数大体和管道轴向应变衰减指...
2019, 39(3): 033103.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0405
摘要:
准确测量混凝土动态压缩性能及其应变率强化效应一直是冲击动力学研究领域的重点和难点之一。针对混凝土大口径SHPB实验，分析探讨了其中几个主要问题：应力均匀性问题、恒应变率问题和端面接触问题。研究表明：对于此次试验中混凝土试件而言，应力均匀性假设限制试验最大应变率小于166 s−1；杆和试件端面接触不平和接触不良使得测算出的杨氏模量和屈服强度明显小于实际值；在此基础上，给出了五步测试法和预应力法；利用复合整形技术实现了近似恒应变率加载。利用以上所发展和改进的技术得到了C110混凝土动静态应力应变曲线...
准确测量混凝土动态压缩性能及其应变率强化效应一直是冲击动力学研究领域的重点和难点之一。针对混凝土大口径SHPB实验，分析探讨了其中几个主要问题：应力均匀性问题、恒应变率问题和端面接触问题。研究表明：对于此次试验中混凝土试件而言，应力均匀性假设限制试验最大应变率小于166 s−1；杆和试件端面接触不平和接触不良使得测算出的杨氏模量和屈服强度明显小于实际值；在此基础上，给出了五步测试法和预应力法；利用复合整形技术实现了近似恒应变率加载。利用以上所发展和改进的技术得到了C110混凝土动静态应力应变曲线...
2019, 39(3): 033201.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0409
摘要:
使用聚酯薄膜作为激波管膜片，通过施加不同压力的激波管实验，获得了膜片厚度及多张膜片的组合方式对膜片所能承受最大压力的影响。利用高速相机对激波管膜片从开始变形到破坏的全过程进行拍摄，使用三维DIC软件获得膜片在变形过程中的位移场。实验发现了膜片会出现圆弧反翘并快速破坏的特别现象，并以此为特征将变形过程分为2个阶段。给出任意厚度膜片第1阶段圆弧变形的数学规律及第2阶段圆弧反翘的形状特征，以及全过程中膜片厚度变化的数学规律。
使用聚酯薄膜作为激波管膜片，通过施加不同压力的激波管实验，获得了膜片厚度及多张膜片的组合方式对膜片所能承受最大压力的影响。利用高速相机对激波管膜片从开始变形到破坏的全过程进行拍摄，使用三维DIC软件获得膜片在变形过程中的位移场。实验发现了膜片会出现圆弧反翘并快速破坏的特别现象，并以此为特征将变形过程分为2个阶段。给出任意厚度膜片第1阶段圆弧变形的数学规律及第2阶段圆弧反翘的形状特征，以及全过程中膜片厚度变化的数学规律。
2019, 39(3): 033301.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0047
摘要:
基于刚塑性理论和侵彻载荷理论分析，将刻槽弹体简化为空间自由变截面梁，给出了弹体在侵彻混凝土早期的刚体响应行为，得到了弹体任一截面弯矩、剪力以及屈服函数的分布规律。基于此理论分析，得到了刻槽弹体壁厚、材料屈服强度、初速及倾角对弹体弯曲的影响规律。
基于刚塑性理论和侵彻载荷理论分析，将刻槽弹体简化为空间自由变截面梁，给出了弹体在侵彻混凝土早期的刚体响应行为，得到了弹体任一截面弯矩、剪力以及屈服函数的分布规律。基于此理论分析，得到了刻槽弹体壁厚、材料屈服强度、初速及倾角对弹体弯曲的影响规律。
2019, 39(3): 034101.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0416
摘要:
针对强度型线性啁啾光纤布拉格光栅(LCFBG)传感器测量爆轰波、冲击波波阵面位置时不仅需要LCFBG被完全破坏，而且需要其反射长波长处先于短波长处被破坏的缺点，建立了一种波长-时间映射型LCFBG传感器技术。该技术通过高重频、锁模飞秒激光器和色散光纤将爆轰波、冲击波作用下LCFBG的瞬态反射谱，转为相同形状的脉冲信号，然后根据该脉冲信号的3 dB时宽计算出LCFBG的长度，即为爆轰波、冲击波波阵面位置。对波长-时间映射型LCFBG传感器的时间分辨本领、波阵面位置的相对测量不确定度进行了分析，得出...
针对强度型线性啁啾光纤布拉格光栅(LCFBG)传感器测量爆轰波、冲击波波阵面位置时不仅需要LCFBG被完全破坏，而且需要其反射长波长处先于短波长处被破坏的缺点，建立了一种波长-时间映射型LCFBG传感器技术。该技术通过高重频、锁模飞秒激光器和色散光纤将爆轰波、冲击波作用下LCFBG的瞬态反射谱，转为相同形状的脉冲信号，然后根据该脉冲信号的3 dB时宽计算出LCFBG的长度，即为爆轰波、冲击波波阵面位置。对波长-时间映射型LCFBG传感器的时间分辨本领、波阵面位置的相对测量不确定度进行了分析，得出...
2019, 39(3): 034102.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0058
摘要:
本文在球形爆炸容器法兰连接螺栓的动态响应实验研究中，发现了法兰螺栓的应变增长现象。以实验数据为基础，通过数值模拟对螺栓发生应变增长的原因进行分析。研究结果表明：受到开口结构的影响，端盖螺栓受到的压力载荷强度较容器内壁大幅增强。螺栓的应变增长是被增强压力载荷的前2个周期与结构响应形成共振时引发的，通过改变端盖质量、预紧力大小可以避免螺栓发生应变增长。
本文在球形爆炸容器法兰连接螺栓的动态响应实验研究中，发现了法兰螺栓的应变增长现象。以实验数据为基础，通过数值模拟对螺栓发生应变增长的原因进行分析。研究结果表明：受到开口结构的影响，端盖螺栓受到的压力载荷强度较容器内壁大幅增强。螺栓的应变增长是被增强压力载荷的前2个周期与结构响应形成共振时引发的，通过改变端盖质量、预紧力大小可以避免螺栓发生应变增长。
2019, 39(3): 034201.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0231
摘要:
针对某液体火箭发动机燃烧室的燃烧过程,设计了鲁棒非脆弱 H∞ 状态反馈控制器。首先，基于一种新型的时滞分割法和交互式凸组合技术，借助于构造一个包含四重积分项的Lyapunov-Krasovskii泛函(LKF)，并利用新的积分不等式方法给出了LMI形式的时滞相关有界实判据；其次，在有界实判据的基础上，采用矩阵的合同变换以及变量替代技巧将燃烧过程非线性矩阵不等式线性化，通过求解线性矩阵不等式得到相应的非脆弱H∞控制器的可行解。模拟结果验证了本文设计方法的有效性。
针对某液体火箭发动机燃烧室的燃烧过程,设计了鲁棒非脆弱 H∞ 状态反馈控制器。首先，基于一种新型的时滞分割法和交互式凸组合技术，借助于构造一个包含四重积分项的Lyapunov-Krasovskii泛函(LKF)，并利用新的积分不等式方法给出了LMI形式的时滞相关有界实判据；其次，在有界实判据的基础上，采用矩阵的合同变换以及变量替代技巧将燃烧过程非线性矩阵不等式线性化，通过求解线性矩阵不等式得到相应的非脆弱H∞控制器的可行解。模拟结果验证了本文设计方法的有效性。
2019, 39(3): 035101.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0053
摘要:
建立了考虑车厢中弹性波传播影响的列车分布式吸能系统的简化理论模型。基于一维应力波理论，对碰撞过程中各吸能器的响应进行了理论分析，得到相关的控制方程并求解。观察到各吸能器界面上典型的阶段性、平台样的速度响应，并分析了其机理，进而对如何合理设置和排布吸能器进行了分析。结果表明：对于相邻的吸能器，碰撞前端吸能器的压垮强度应高于后端，否则后端吸能器无法同时发挥作用；各吸能器的平台应力的大小和排布是决定吸能系统作用效果的控制参量，能够决定各吸能器的吸能时长和吸能总量。具体分析了相邻吸能器的平台应力分布对系...
建立了考虑车厢中弹性波传播影响的列车分布式吸能系统的简化理论模型。基于一维应力波理论，对碰撞过程中各吸能器的响应进行了理论分析，得到相关的控制方程并求解。观察到各吸能器界面上典型的阶段性、平台样的速度响应，并分析了其机理，进而对如何合理设置和排布吸能器进行了分析。结果表明：对于相邻的吸能器，碰撞前端吸能器的压垮强度应高于后端，否则后端吸能器无法同时发挥作用；各吸能器的平台应力的大小和排布是决定吸能系统作用效果的控制参量，能够决定各吸能器的吸能时长和吸能总量。具体分析了相邻吸能器的平台应力分布对系...
2019, 39(3): 035102.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0181
摘要:
针对钢筋混凝土(RC)梁，提出了一种通过对抗拉纵筋进行局部弯折，形成钢筋起波，从而提高RC梁抗爆能力的高效新方法。结合已有的实验结果和有限元模型计算，分析了起波配筋RC梁的受荷破坏全过程，揭示了其抗爆作用机理。分析结果表明，在RC梁底部适当位置设置纵筋起波，能增大RC梁在爆炸荷载作用下的允许变形，有效吸收爆炸能量，大幅度提高RC梁的抗爆性能。基于能量法，建立了起波配筋RC梁在爆炸荷载作用下的理论计算模型，给出了抗力动力系数的显示计算公式；讨论了平屈抗力比、平弹变形比以及屈弹变形比3个关键设计参数...
2019, 39(3): 035103.
doi: 10.11883/bzycj-2018-0013
摘要:
厚度或质量连续分布技术对车身薄壁结构的轻量化和性能设计有着非常重要，甚至起到决定性的作用，从设计方法上研究连续变厚度结构在车身零部件中的耐撞性应用是安全性设计所需的主要工作。本文研究一种较新颖的薄壁吸能结构，其管壁厚度按照幂指数形式连续分布，根据此分布特点推导出了该薄壁结构在等质量条件下与其他管状结构（比如均匀管、拼焊管和锥管等）之间相关参数的定量解析关系，给出了前者的耐撞性设计准则，评估了不同梯度对幂指数管耐撞性能的影响。分析结果显示，该新颖管状结构比其他截面管具有更理想的耐撞特性。然后，在2...
厚度或质量连续分布技术对车身薄壁结构的轻量化和性能设计有着非常重要，甚至起到决定性的作用，从设计方法上研究连续变厚度结构在车身零部件中的耐撞性应用是安全性设计所需的主要工作。本文研究一种较新颖的薄壁吸能结构，其管壁厚度按照幂指数形式连续分布，根据此分布特点推导出了该薄壁结构在等质量条件下与其他管状结构（比如均匀管、拼焊管和锥管等）之间相关参数的定量解析关系，给出了前者的耐撞性设计准则，评估了不同梯度对幂指数管耐撞性能的影响。分析结果显示，该新颖管状结构比其他截面管具有更理想的耐撞特性。然后，在2...
2019, 39(3): 035104.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0429
摘要:
为研究爆炸冲击作用下预制节段拼装桥墩的动态响应与损伤，采用ANSYS/LS-DYNA建立圆形截面预制节段拼装桥墩受爆的三维实体分离式模型。通过与已有实验结果的对比分析，验证了该模拟方法的可靠性。基于该模型，研究了爆炸冲击作用下节段长细比、初始预应力水平及桥墩体系对圆形截面预制拼装桥墩动态响应与损伤的影响规律。结果表明：减小节段长细比使墩身由剪切破坏逐渐变为节段间相对位移，并减小墩身的整体侧向位移；提高初始预应力水平可以在一定程度上提高桥墩的抗爆性能；爆炸冲击作用下混合体系桥墩兼具完全节段和整体现...
为研究爆炸冲击作用下预制节段拼装桥墩的动态响应与损伤，采用ANSYS/LS-DYNA建立圆形截面预制节段拼装桥墩受爆的三维实体分离式模型。通过与已有实验结果的对比分析，验证了该模拟方法的可靠性。基于该模型，研究了爆炸冲击作用下节段长细比、初始预应力水平及桥墩体系对圆形截面预制拼装桥墩动态响应与损伤的影响规律。结果表明：减小节段长细比使墩身由剪切破坏逐渐变为节段间相对位移，并减小墩身的整体侧向位移；提高初始预应力水平可以在一定程度上提高桥墩的抗爆性能；爆炸冲击作用下混合体系桥墩兼具完全节段和整体现...
2019, 39(3): 035401.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0457
摘要:
为掌握新型微乳化柴油的抑爆性能和机理，开展了−10#柴油、普通微乳化柴油和新型微乳化柴油抛撒和云雾爆炸实验。采用灰色关联分析法，对柴油样品云雾爆炸火球的表面最高温度时的平均温度、高温（高于1 273.15 K）持续时间、火球最大截面积、火球辐射度等特征参数进行定量计算并评估其爆炸威力，又运用液体燃料抛撒和成像系统，研究柴油样品在激波及其高速气流作用下的抛撒雾化现象及其抑爆机理。结果表明：新型微乳化柴油的抛撒云雾径向扩展半径和云雾爆炸火球特征参数均明显小于−10#柴油、普通微乳化柴油，如在含水质量...
为掌握新型微乳化柴油的抑爆性能和机理，开展了−10#柴油、普通微乳化柴油和新型微乳化柴油抛撒和云雾爆炸实验。采用灰色关联分析法，对柴油样品云雾爆炸火球的表面最高温度时的平均温度、高温（高于1 273.15 K）持续时间、火球最大截面积、火球辐射度等特征参数进行定量计算并评估其爆炸威力，又运用液体燃料抛撒和成像系统，研究柴油样品在激波及其高速气流作用下的抛撒雾化现象及其抑爆机理。结果表明：新型微乳化柴油的抛撒云雾径向扩展半径和云雾爆炸火球特征参数均明显小于−10#柴油、普通微乳化柴油，如在含水质量...
