• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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钢质圆柱壳在侧向爆炸荷载下的动力响应

纪冲 徐全军 万文乾 高福银 宋克健

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引用本文: 纪冲, 徐全军, 万文乾, 高福银, 宋克健. 钢质圆柱壳在侧向爆炸荷载下的动力响应[J]. 爆炸与冲击, 2014, 34(2): 137-144. doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0137-08
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Citation: Ji Chong, Xu Quan-jun, Wan Wen-qian, Gao Fu-yin, Song Ke-jian. Dynamic responses of steel cylindrical shells under lateral explosion loading[J]. Explosion And Shock Waves, 2014, 34(2): 137-144. doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0137-08

钢质圆柱壳在侧向爆炸荷载下的动力响应

doi: 10.11883/1001-1455(2014)02-0137-08
基金项目: 国家自然科学基金项目(11102233)
详细信息
    作者简介:

    纪冲(1981—), 男, 博士, 讲师

  • 中图分类号: O383

Dynamic responses of steel cylindrical shells under lateral explosion loading

Funds: Supported bythe National Natural Science Foundationof China (11102233)
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  • 摘要: 将壁厚为2.75mm、外径为100mm的钢质圆柱壳置于75g裸装圆柱形压装TNT药柱产生的爆炸场中进行冲击实验,获得了不同装药条件下圆柱壳的变形破坏特征。实验表明:非接触爆炸条件下,壳壁迎爆面局部破坏呈现碟型凹陷,同时沿壳体轴线方向产生了整体屈曲变形,且装药距离较大或药柱轴线与壳体轴线垂直放置情况下对壳体损伤程度较大;而接触爆炸时,壳壁发生破裂形成破口及破片。利用动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian流固耦合方法对圆柱壳的非线性动态响应过程进行数值模拟,分析了壳壁的屈曲变形过程及迎爆曲面中心点速度、位移时程曲线,计算结果与实验吻合较好。并基于数值计算确定了壳壁发生破裂的临界装药距离。
  • 图  1  实验装置示意图

    Figure  1.  Sketches of experimental layout

    图  2  变形参数说明

    Figure  2.  Sketches of the deformation parameters

    图  3  圆柱壳冲击变形情况

    Figure  3.  Deformation of the cylindrical shells under impact

    图  4  有限元计算模型

    Figure  4.  The finite element model

    图  5  壳壁位移云图

    Figure  5.  Displacement nephograms of the cylindrical shell

    图  6  迎爆面中心点位移时程曲线

    Figure  6.  Displacement-time curve of impact point

    图  7  迎爆面中心点速度时程曲线

    Figure  7.  Velocity-time curve of impact point

    图  8  圆柱壳变形情况数值模拟与实验的对比(方案1)

    Figure  8.  Numerically simulated deformation of cylindrical shells compared with experiments for the project 1

    图  9  圆柱壳变形情况数值模拟与实验的对比(方案2)

    Figure  9.  Numerically simulated deformation of cylindrical shells compared with experiments for the project 2

    图  10  圆柱壳变形情况数值模拟与实验的对比(方案3)

    Figure  10.  Numerically simulated deformation of cylindrical shells compared with experiments for the project 3

    图  11  圆柱壳变形情况数值模拟与实验的对比(方案4)

    Figure  11.  Numerically simulated deformation of cylindrical shells compared with experiments for the project 4

    图  12  圆柱壳破裂情况数值模拟与实验的对比

    Figure  12.  Numerially simulated damage of cylindrical shells compared with experiment

    图  13  临界装药距离条件下圆柱壳的破裂情况

    Figure  13.  Damage of cylindrical shells under the conditions of critical charge distance

    表  1  圆柱壳在各工况下受爆炸载荷的冲击变形模态

    Table  1.   Deformation mode of cylindrical shells on different test conditions subjected to explosion

    实验编号装药设置R/cmd/cmr1/cmr2/cm
    1平行1.5贯穿破坏
    2平行3.05.88.517.0
    3平行4.05.48.016.5
    4平行6.02.87.013.0
    5平行8.01.35.09.0
    6垂直3.07.510.521.0
    7垂直4.05.78.517.5
    8垂直6.04.18.517.5
    9垂直8.02.46.814.5
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-09-27
  • 修回日期:  2013-01-27
  • 刊出日期:  2014-03-25

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