2018年 38卷 第2期
2018, 38(2): 241-249.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0238
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利用液滴坠落冲击直管中水平液面产生半球形凹陷，并以此凹陷液面作为初始界面进行水下爆炸冲击诱导射流的实验研究。以高速摄影为主要手段，结合Fluent数值模拟，揭示了凹陷液面在水下爆炸冲击作用下的变形过程和机理。实验结果表明，随着爆炸的发生，液面凹陷中心会汇聚形成纤细光滑的射流，同时在管壁附近会产生附加环状射流，这明显区别于冲击直管中水平液面诱导射流的现象。进一步研究发现，中心射流的产生主要源于液面凹陷对爆炸能量的汇聚作用，而附加射流的产生受到液面初始形状和管壁剪切阻力的共同影响，二者经历短暂的加速过程之后均以一个近似恒定的速度向上抬升。通过考察能量对射流的影响发现，中心射流与附加射流的速度均与充电电压(爆炸能量的1/2次方)呈线性正相关；中心射流形态特征基本不变，附加射流则随能量的变化呈现不同的形态。
利用液滴坠落冲击直管中水平液面产生半球形凹陷，并以此凹陷液面作为初始界面进行水下爆炸冲击诱导射流的实验研究。以高速摄影为主要手段，结合Fluent数值模拟，揭示了凹陷液面在水下爆炸冲击作用下的变形过程和机理。实验结果表明，随着爆炸的发生，液面凹陷中心会汇聚形成纤细光滑的射流，同时在管壁附近会产生附加环状射流，这明显区别于冲击直管中水平液面诱导射流的现象。进一步研究发现，中心射流的产生主要源于液面凹陷对爆炸能量的汇聚作用，而附加射流的产生受到液面初始形状和管壁剪切阻力的共同影响，二者经历短暂的加速过程之后均以一个近似恒定的速度向上抬升。通过考察能量对射流的影响发现，中心射流与附加射流的速度均与充电电压(爆炸能量的1/2次方)呈线性正相关；中心射流形态特征基本不变，附加射流则随能量的变化呈现不同的形态。
2018, 38(2): 250-257.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0198
摘要:
随着撞击速度的增加，弹体对岩石类靶体的侵彻机制会发生显著变化，由刚体侵彻逐步转变为半流体侵彻和流体侵彻，3种侵彻机制各自适用的理论模型完全不同。在半流体侵彻阶段，弹体质量损失开始显著增加，造成侵彻效率严重下降，侵彻深度随撞击速度的增加急剧减小。基于提出的弹体质量与速度的理论模型以及弹体刚体段的侵彻阻抗，推导出考虑弹体质量损失的半流体侵彻深度计算公式。对于超高速撞击时的流体动力学侵彻段，通过对流体区和刚性区进行假定，建立动量守恒和伯努利方程，推导给出该阶段弹体的侵彻阻抗，结合弹体质量变化方程推导出侵彻深度的表达式。最后将3个阶段的理论计算结果与花岗岩侵彻试验数据进行了对比验证，侵深和弹体质量变化规律均吻合良好，而且各阶段模型计算结果反映出的侵彻变化规律与实验结果完全一致。
随着撞击速度的增加，弹体对岩石类靶体的侵彻机制会发生显著变化，由刚体侵彻逐步转变为半流体侵彻和流体侵彻，3种侵彻机制各自适用的理论模型完全不同。在半流体侵彻阶段，弹体质量损失开始显著增加，造成侵彻效率严重下降，侵彻深度随撞击速度的增加急剧减小。基于提出的弹体质量与速度的理论模型以及弹体刚体段的侵彻阻抗，推导出考虑弹体质量损失的半流体侵彻深度计算公式。对于超高速撞击时的流体动力学侵彻段，通过对流体区和刚性区进行假定，建立动量守恒和伯努利方程，推导给出该阶段弹体的侵彻阻抗，结合弹体质量变化方程推导出侵彻深度的表达式。最后将3个阶段的理论计算结果与花岗岩侵彻试验数据进行了对比验证，侵深和弹体质量变化规律均吻合良好，而且各阶段模型计算结果反映出的侵彻变化规律与实验结果完全一致。
2018, 38(2): 258-265.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0019
摘要:
提出一种用于直接测量动载荷下材料强度的新方法，即磁驱动压剪联合加载实验技术。从理论和数值计算上分析了压/剪联合作用下材料的应力偏量与屈服强度关系，计算斜波加载下压/剪联合作用时应力偏量与屈服强度的时空演化特性，给出材料强度数值的计算方法。并基于自行研制的强脉冲电流装置和10 T准静态磁场发生器，利用多点双光源外差位移干涉仪(dual laser heterodyne velocimetry, DLHV)，开展磁压剪实验对2种铝样品的动态强度进行测量，得到不同加载压力下铝样品的强度。结果表明：磁驱动压/剪联合加载技术为材料的高压强度直接测量提供了一种新途径，是可靠的实验技术。
提出一种用于直接测量动载荷下材料强度的新方法，即磁驱动压剪联合加载实验技术。从理论和数值计算上分析了压/剪联合作用下材料的应力偏量与屈服强度关系，计算斜波加载下压/剪联合作用时应力偏量与屈服强度的时空演化特性，给出材料强度数值的计算方法。并基于自行研制的强脉冲电流装置和10 T准静态磁场发生器，利用多点双光源外差位移干涉仪(dual laser heterodyne velocimetry, DLHV)，开展磁压剪实验对2种铝样品的动态强度进行测量，得到不同加载压力下铝样品的强度。结果表明：磁驱动压/剪联合加载技术为材料的高压强度直接测量提供了一种新途径，是可靠的实验技术。
2018, 38(2): 266-270.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0252
摘要:
采用∅75 mm大口径SHPB系统进行了钢纤维体积率为0%、0.75%、1.5%三种混凝土材料动态性能实验，得出了不同钢纤维含量、不同应变率下的材料应力-应变关系曲线，实验结果表明：随着纤维含量及应变率的增加，钢纤维混凝土材料的峰值应变、峰值应力都随之提高，并在峰值应力之后出现应力的应变软化现象。以此实验结果为基础，提出了一种依赖于应变和应变率相关函数的新型非线性黏塑性动态本构关系，并通过对实验曲线的三步逐次最小二乘优选模拟，得到了相应的材料参数。结果表明，该本构关系对实验数据的模拟效果较好。
采用∅75 mm大口径SHPB系统进行了钢纤维体积率为0%、0.75%、1.5%三种混凝土材料动态性能实验，得出了不同钢纤维含量、不同应变率下的材料应力-应变关系曲线，实验结果表明：随着纤维含量及应变率的增加，钢纤维混凝土材料的峰值应变、峰值应力都随之提高，并在峰值应力之后出现应力的应变软化现象。以此实验结果为基础，提出了一种依赖于应变和应变率相关函数的新型非线性黏塑性动态本构关系，并通过对实验曲线的三步逐次最小二乘优选模拟，得到了相应的材料参数。结果表明，该本构关系对实验数据的模拟效果较好。
2018, 38(2): 271-278.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0216
摘要:
针对该问题开展了伪弧长数值算法研究，通过引入弧长参数，使网格按照一定的形式自适应移动，达到在强间断区域自动加密的效果，从而提高网格分辨率。基于伪弧长算法编写了二维程序，并对程序进行人为解方法验证。将伪弧长算法和直接有限体积法的数值结果进行对比，通过误差分析，显示出伪弧长算法能有效提高计算精度。最后将伪弧长算法应用于气相爆轰波在二维管道中的传播问题，研究了波阵面的捕捉效果和爆轰波胞格结构的形成过程。
针对该问题开展了伪弧长数值算法研究，通过引入弧长参数，使网格按照一定的形式自适应移动，达到在强间断区域自动加密的效果，从而提高网格分辨率。基于伪弧长算法编写了二维程序，并对程序进行人为解方法验证。将伪弧长算法和直接有限体积法的数值结果进行对比，通过误差分析，显示出伪弧长算法能有效提高计算精度。最后将伪弧长算法应用于气相爆轰波在二维管道中的传播问题，研究了波阵面的捕捉效果和爆轰波胞格结构的形成过程。
2018, 38(2): 279-288.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0224
摘要:
通过有限元软件LS-DYNA模拟了波纹杂交夹层板在冲击波与破片联合作用下的响应过程，研究了炸药当量、载荷类型和填充方式对波纹杂交夹层板变形与失效模式的影响，并与实体板、间隔板和波纹夹层板的抗联合毁伤性能进行了对比，讨论了波纹杂交夹层板的能量吸收特性。数值计算结果表明：与冲击波单独作用相比，破片群单独作用和冲击波与破片联合作用对结构造成的毁伤更为严重；当药量较小时，波纹夹层板和波纹杂交夹层板的抗联合毁伤性能优于实体板与间隔板，波纹杂交夹层板的抗联合毁伤性能从全填充、迎爆面填充到背爆面填充逐渐降低；当药量较大时，所有结构均产生破口失效；在能量耗散方面，冲击波单独作用时以波纹芯层吸能为主，破片群单独作用和冲击波与破片联合作用时以上面板吸能为主。
通过有限元软件LS-DYNA模拟了波纹杂交夹层板在冲击波与破片联合作用下的响应过程，研究了炸药当量、载荷类型和填充方式对波纹杂交夹层板变形与失效模式的影响，并与实体板、间隔板和波纹夹层板的抗联合毁伤性能进行了对比，讨论了波纹杂交夹层板的能量吸收特性。数值计算结果表明：与冲击波单独作用相比，破片群单独作用和冲击波与破片联合作用对结构造成的毁伤更为严重；当药量较小时，波纹夹层板和波纹杂交夹层板的抗联合毁伤性能优于实体板与间隔板，波纹杂交夹层板的抗联合毁伤性能从全填充、迎爆面填充到背爆面填充逐渐降低；当药量较大时，所有结构均产生破口失效；在能量耗散方面，冲击波单独作用时以波纹芯层吸能为主，破片群单独作用和冲击波与破片联合作用时以上面板吸能为主。
2018, 38(2): 289-294.
doi: 10.11883/byzcj-2016-0251
摘要:
为研究爆炸挤密加固技术在黄土中的应用，规避在既有公路上进行大规模爆炸挤密现场实验的风险，验证借助计算机软件进行数值模拟的可行性和可靠性，先设计实施了小型爆炸挤密室外实验，再利用室外实验的材料参数和几何尺寸建立与各实验工况相对应的有限元模型，利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟，通过将爆腔体积、爆后土壤密度和作用于土壤的峰值压应力3个方面对数值模拟结果和实测结果进行对比，验证了将ANSYS/LS-DYNA用于数值模拟爆炸挤密技术加固黄土的可行性和可靠性，并得出上述三个方面的变化规律，可为根据现场路基状况和几何尺寸进行数值模拟提供借鉴和参考。
为研究爆炸挤密加固技术在黄土中的应用，规避在既有公路上进行大规模爆炸挤密现场实验的风险，验证借助计算机软件进行数值模拟的可行性和可靠性，先设计实施了小型爆炸挤密室外实验，再利用室外实验的材料参数和几何尺寸建立与各实验工况相对应的有限元模型，利用ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟，通过将爆腔体积、爆后土壤密度和作用于土壤的峰值压应力3个方面对数值模拟结果和实测结果进行对比，验证了将ANSYS/LS-DYNA用于数值模拟爆炸挤密技术加固黄土的可行性和可靠性，并得出上述三个方面的变化规律，可为根据现场路基状况和几何尺寸进行数值模拟提供借鉴和参考。
2018, 38(2): 295-301.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0186
摘要:
利用电子万能试验机和改进的分离式Hopkinson压杆测试了飞机风挡无机玻璃在2种准静态应变率(4×10-4、4×10-3 s-1)和2种动态应变率(200、400 s-1)下的单轴压缩力学行为，并利用高速摄像机记录试样破坏过程。实验结果表明：玻璃破坏时表现为典型的脆性材料，随着应变率的提高，材料的压缩强度显著提高。通过观察试样变形过程及变形后的形貌可知，玻璃在压缩载荷下的破坏模式为横向张应力引起的裂纹成核、沿轴向扩展与联结交错导致的失效破坏，并从微裂纹成核扩展和能量耗散的角度对材料的应变率效应做出了合理的解释。
利用电子万能试验机和改进的分离式Hopkinson压杆测试了飞机风挡无机玻璃在2种准静态应变率(4×10-4、4×10-3 s-1)和2种动态应变率(200、400 s-1)下的单轴压缩力学行为，并利用高速摄像机记录试样破坏过程。实验结果表明：玻璃破坏时表现为典型的脆性材料，随着应变率的提高，材料的压缩强度显著提高。通过观察试样变形过程及变形后的形貌可知，玻璃在压缩载荷下的破坏模式为横向张应力引起的裂纹成核、沿轴向扩展与联结交错导致的失效破坏，并从微裂纹成核扩展和能量耗散的角度对材料的应变率效应做出了合理的解释。
2018, 38(2): 302-308.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0230
摘要:
为提高超临界CO2气爆低渗透煤层增透技术的应用水平，进一步研究超临界CO2气爆煤体致裂机理，利用自主研发的超临界CO2气爆装置，在多通道电液伺服相似材料试验台上，对原煤和混凝土大试件(1 m×1 m×0.5 m)进行了超临界CO2气爆实验，用动态应变仪采集试件内部监测点处的变形和破坏信息，并用工业窥镜对爆破孔内裂隙分布进行了观测。分析气爆应力波的变化规律和气爆后试件的破坏形貌特征可知，距离气爆孔由近及远依次分为粉碎区、裂隙区和震动区，其形成机理为：超临界CO2冲击气爆孔周围介质并形成远超介质抗压强度的球面纵波，介质在径向压应力作用下发生粉碎性破坏，形成粉碎区；应力波传播能量逐步衰减，不足以使介质产生压缩破坏，然而脆性材料抗压不抗拉，其产生的环向应力仍然使介质产生径向裂隙，应力波之后具有准静态加载作用的高压CO2气体进入裂隙形成气楔，促使裂隙进一步发育和扩展，形成裂隙区；裂隙区以外的介质在低能量应力波的作用下只发生震动，未发生明显破坏，即震动区。裂隙的扩展速度与其到气爆孔距离符合“S”形曲线衰减，裂隙的高速扩展发生在粉碎区，低速扩展发生在裂隙区；距离气爆孔越远，测点的峰值应变越小，相同距离内节理裂隙等结构面越复杂，峰值应变减小的幅度越大且应变波形差别越大。
为提高超临界CO2气爆低渗透煤层增透技术的应用水平，进一步研究超临界CO2气爆煤体致裂机理，利用自主研发的超临界CO2气爆装置，在多通道电液伺服相似材料试验台上，对原煤和混凝土大试件(1 m×1 m×0.5 m)进行了超临界CO2气爆实验，用动态应变仪采集试件内部监测点处的变形和破坏信息，并用工业窥镜对爆破孔内裂隙分布进行了观测。分析气爆应力波的变化规律和气爆后试件的破坏形貌特征可知，距离气爆孔由近及远依次分为粉碎区、裂隙区和震动区，其形成机理为：超临界CO2冲击气爆孔周围介质并形成远超介质抗压强度的球面纵波，介质在径向压应力作用下发生粉碎性破坏，形成粉碎区；应力波传播能量逐步衰减，不足以使介质产生压缩破坏，然而脆性材料抗压不抗拉，其产生的环向应力仍然使介质产生径向裂隙，应力波之后具有准静态加载作用的高压CO2气体进入裂隙形成气楔，促使裂隙进一步发育和扩展，形成裂隙区；裂隙区以外的介质在低能量应力波的作用下只发生震动，未发生明显破坏，即震动区。裂隙的扩展速度与其到气爆孔距离符合“S”形曲线衰减，裂隙的高速扩展发生在粉碎区，低速扩展发生在裂隙区；距离气爆孔越远，测点的峰值应变越小，相同距离内节理裂隙等结构面越复杂，峰值应变减小的幅度越大且应变波形差别越大。
2018, 38(2): 309-315.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0271
摘要:
受微喷射物质干扰，现常用的测试技术难以对复杂结构金属样品微层裂前界面进行准确识别，针对该问题提出阶跃信号电探针测试技术。对传统电探针受微喷射物质干扰出现不正常放电现象的原理进行分析，设计阶跃信号形成电路。开展锡金属样品爆轰实验，对比传统电探针和阶跃信号电探针的放电波形，分析阶跃信号电探针数据解读方法，联合X光测试技术，对阶跃信号电探针放电波形阶跃信号高电平出现时刻进行检定。实验结果表明：阶跃信号电探针测试技术能够识别微喷射物质的干扰，可用于爆轰加载下金属样品微层裂前界面的识别。
受微喷射物质干扰，现常用的测试技术难以对复杂结构金属样品微层裂前界面进行准确识别，针对该问题提出阶跃信号电探针测试技术。对传统电探针受微喷射物质干扰出现不正常放电现象的原理进行分析，设计阶跃信号形成电路。开展锡金属样品爆轰实验，对比传统电探针和阶跃信号电探针的放电波形，分析阶跃信号电探针数据解读方法，联合X光测试技术，对阶跃信号电探针放电波形阶跃信号高电平出现时刻进行检定。实验结果表明：阶跃信号电探针测试技术能够识别微喷射物质的干扰，可用于爆轰加载下金属样品微层裂前界面的识别。
2018, 38(2): 316-323.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0261
摘要:
断续节理将对工程岩体的强度及变形等力学特性产生显著影响，损伤力学中视节理为岩体的一种宏观损伤，因而采用损伤张量来刻画其对岩体的影响。目前学术界提出了用节理的几何、强度及变形等3类参数来描述节理的物理力学性质，而目前的岩体损伤张量计算方法都只涉及前2类参数，均没有涉及其变形参数即法向及切向刚度。为此，在前人研究的基础上，基于断裂及损伤理论提出了考虑节理法向及切向刚度的单轴压缩下单条断续节理引起的损伤张量计算公式，进而通过考虑节理间相互作用给出了单组单排或多排节理岩体损伤张量计算公式。其次，以岩石细观动态损伤模型为基础，结合宏细观损伤耦合观点提出了一个能够同时考虑节理几何、强度及变形参数的断续节理岩体动态损伤本构模型。最后，利用该模型讨论了节理参数及载荷应变率等对岩体动态力学特性的影响，认为节理长度减小及摩擦角增大将导致岩体动态峰值强度及弹性模量增大；岩体动态峰值强度及弹性模量则随着节理法向及切向刚度的增大分别减小或增大；而当节理法向及切向刚度按照同一比例增大时，岩体动态峰值强度及弹性模量则是增大的。岩体动态峰值强度与载荷应变率呈正相关。
断续节理将对工程岩体的强度及变形等力学特性产生显著影响，损伤力学中视节理为岩体的一种宏观损伤，因而采用损伤张量来刻画其对岩体的影响。目前学术界提出了用节理的几何、强度及变形等3类参数来描述节理的物理力学性质，而目前的岩体损伤张量计算方法都只涉及前2类参数，均没有涉及其变形参数即法向及切向刚度。为此，在前人研究的基础上，基于断裂及损伤理论提出了考虑节理法向及切向刚度的单轴压缩下单条断续节理引起的损伤张量计算公式，进而通过考虑节理间相互作用给出了单组单排或多排节理岩体损伤张量计算公式。其次，以岩石细观动态损伤模型为基础，结合宏细观损伤耦合观点提出了一个能够同时考虑节理几何、强度及变形参数的断续节理岩体动态损伤本构模型。最后，利用该模型讨论了节理参数及载荷应变率等对岩体动态力学特性的影响，认为节理长度减小及摩擦角增大将导致岩体动态峰值强度及弹性模量增大；岩体动态峰值强度及弹性模量则随着节理法向及切向刚度的增大分别减小或增大；而当节理法向及切向刚度按照同一比例增大时，岩体动态峰值强度及弹性模量则是增大的。岩体动态峰值强度与载荷应变率呈正相关。
2018, 38(2): 324-330.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0235
摘要:
为了探究不同粒径二氧化硅粉体抑制效果上的差异，采用小尺寸竖直燃烧管道系统，研究添加10 μm和30 nm二氧化硅粉体时，不同粒径小麦淀粉燃烧的火焰传播、温度、速度等参数特性的变化。实验结果表明：超细二氧化硅粉体能减弱小麦淀粉燃烧反应强度；30 nm二氧化硅粉体抑制效果优于10 μm二氧化硅，当小麦淀粉粒径小于25 μm时，质量浓度为0.43 kg/m3、粒径30 nm的超细二氧化硅粉体可使小麦淀粉火焰亮度明显下降，最高温度下降38.07%，最大速度和平均速度分别下降42.25%、65.59%；超细二氧化硅粉体主要起物理抑制作用，抑制效果与小麦粒径成反比关系，小麦粒径越小，二氧化硅抑制效果越好。
为了探究不同粒径二氧化硅粉体抑制效果上的差异，采用小尺寸竖直燃烧管道系统，研究添加10 μm和30 nm二氧化硅粉体时，不同粒径小麦淀粉燃烧的火焰传播、温度、速度等参数特性的变化。实验结果表明：超细二氧化硅粉体能减弱小麦淀粉燃烧反应强度；30 nm二氧化硅粉体抑制效果优于10 μm二氧化硅，当小麦淀粉粒径小于25 μm时，质量浓度为0.43 kg/m3、粒径30 nm的超细二氧化硅粉体可使小麦淀粉火焰亮度明显下降，最高温度下降38.07%，最大速度和平均速度分别下降42.25%、65.59%；超细二氧化硅粉体主要起物理抑制作用，抑制效果与小麦粒径成反比关系，小麦粒径越小，二氧化硅抑制效果越好。
2018, 38(2): 331-338.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0240
摘要:
为了研究液态燃料对连续旋转爆轰发动机爆轰特性的影响，采用CE/SE方法对以汽油/富氧空气为燃料的CRDE进行数值模拟，分析了不同液滴半径、当量比对爆轰性能参数的影响。计算结果表明：随着液滴半径增大，爆轰压力峰值、温度峰值以及爆轰波速度均降低，且压力峰值与温度峰值在爆轰波传播过程中出现不稳定现象；当增大到70 μm时，爆轰波将无法成功起爆。随着当量比的增大，CRDE爆轰波速度及平均推力增大，爆轰压力、温度以及气相周向速度的峰值均先增大后减小。在当量比1.1附近，爆轰压力与温度的峰值出现极大值；而气相周向速度峰值的极大值出现在当量比0.9附近。基于燃料的比冲随着当量比增大而减小。
为了研究液态燃料对连续旋转爆轰发动机爆轰特性的影响，采用CE/SE方法对以汽油/富氧空气为燃料的CRDE进行数值模拟，分析了不同液滴半径、当量比对爆轰性能参数的影响。计算结果表明：随着液滴半径增大，爆轰压力峰值、温度峰值以及爆轰波速度均降低，且压力峰值与温度峰值在爆轰波传播过程中出现不稳定现象；当增大到70 μm时，爆轰波将无法成功起爆。随着当量比的增大，CRDE爆轰波速度及平均推力增大，爆轰压力、温度以及气相周向速度的峰值均先增大后减小。在当量比1.1附近，爆轰压力与温度的峰值出现极大值；而气相周向速度峰值的极大值出现在当量比0.9附近。基于燃料的比冲随着当量比增大而减小。
2018, 38(2): 339-344.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0231
摘要:
为快速评定民用建筑在燃气爆炸后的安全性，需要确定爆炸作用在结构上的荷载值。本文中通过变分法中的伽辽金法，从虚位移原理出发，推出燃气爆炸时的面荷载作用值与钢筋混凝土板的几何边界条件、最大挠度、抗弯刚度间的函数关系。结合建筑物爆炸后现场检测的板的最大挠度数据，反推该次燃气爆炸时混凝土板的伪静荷载值，该值在运用数字模拟燃气爆炸过程中管道侧壁面的上压强值范围内; 该数值与有限元精确解的误差约2%。再用该伪静荷载对结构进行静力分析，为快速评估结构安全提供参考。结合建筑物爆炸后的检测，对可能引起燃气爆炸的房间楼面提出了防止连续倒塌的构造措施。
为快速评定民用建筑在燃气爆炸后的安全性，需要确定爆炸作用在结构上的荷载值。本文中通过变分法中的伽辽金法，从虚位移原理出发，推出燃气爆炸时的面荷载作用值与钢筋混凝土板的几何边界条件、最大挠度、抗弯刚度间的函数关系。结合建筑物爆炸后现场检测的板的最大挠度数据，反推该次燃气爆炸时混凝土板的伪静荷载值，该值在运用数字模拟燃气爆炸过程中管道侧壁面的上压强值范围内; 该数值与有限元精确解的误差约2%。再用该伪静荷载对结构进行静力分析，为快速评估结构安全提供参考。结合建筑物爆炸后的检测，对可能引起燃气爆炸的房间楼面提出了防止连续倒塌的构造措施。
2018, 38(2): 345-352.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0214
摘要:
结合实验和数值模拟，研究了散心冲击波在金属柱壳约束下沿有机玻璃内部的空间分布。进行了点起爆柱状炸药驱动飞片加载实验，采用Polyvinylidence Fluoride (PVDF)测试方法对有机玻璃内部的压力进行测试。实验结果显示：在冲击波传播过程中，在特定传播距离处，离中心轴越近，冲击波第一幅值压力越小，这是因为散心冲击驱动飞片成前凸形状，在飞片飞行过程中与有机玻璃碰撞面积越来越大，在远离对称轴部位冲击压力叠加累积效应更强引起的；但在随后的冲击波传播过程中，由于受到柱壳约束影响，离对称轴越近，冲击波幅值越小，这是由散心冲击波在约束柱壳边界反射与冲击波波阵面叠加的结果。通过对炸药网格大变形溢出柱壳翻转进行合理处理，对实验进行了数值模拟。数值模拟结果所得的冲击压力沿径向分布规律计算结果与实验结果定性相符。最后探讨了不同约束程度对这一规律的影响程度，结果表明，后续的冲击波幅值随着约束的增加而急剧增加。
结合实验和数值模拟，研究了散心冲击波在金属柱壳约束下沿有机玻璃内部的空间分布。进行了点起爆柱状炸药驱动飞片加载实验，采用Polyvinylidence Fluoride (PVDF)测试方法对有机玻璃内部的压力进行测试。实验结果显示：在冲击波传播过程中，在特定传播距离处，离中心轴越近，冲击波第一幅值压力越小，这是因为散心冲击驱动飞片成前凸形状，在飞片飞行过程中与有机玻璃碰撞面积越来越大，在远离对称轴部位冲击压力叠加累积效应更强引起的；但在随后的冲击波传播过程中，由于受到柱壳约束影响，离对称轴越近，冲击波幅值越小，这是由散心冲击波在约束柱壳边界反射与冲击波波阵面叠加的结果。通过对炸药网格大变形溢出柱壳翻转进行合理处理，对实验进行了数值模拟。数值模拟结果所得的冲击压力沿径向分布规律计算结果与实验结果定性相符。最后探讨了不同约束程度对这一规律的影响程度，结果表明，后续的冲击波幅值随着约束的增加而急剧增加。
2018, 38(2): 353-358.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0218
摘要:
为探索低温工况下甲烷的爆炸特性，利用自行构建的实验装置，测试了温度为-90~0 ℃、压力为0.1~0.5 MPa的条件下甲烷的最小点火能。研究表明：在研究范围内，随着压力的升高，甲烷的最小点火能减小，且低压时甲烷最小点火能随初始压力的增高减小较快，高压时减小较慢；随着温度的升高，甲烷最小点火能也减小，且低压时甲烷最小点火能随初始温度的增高减小较快，高压时减小较慢；甲烷的最小点火能分别与压力平方的倒数、温度的倒数呈近似线性关系。
为探索低温工况下甲烷的爆炸特性，利用自行构建的实验装置，测试了温度为-90~0 ℃、压力为0.1~0.5 MPa的条件下甲烷的最小点火能。研究表明：在研究范围内，随着压力的升高，甲烷的最小点火能减小，且低压时甲烷最小点火能随初始压力的增高减小较快，高压时减小较慢；随着温度的升高，甲烷最小点火能也减小，且低压时甲烷最小点火能随初始温度的增高减小较快，高压时减小较慢；甲烷的最小点火能分别与压力平方的倒数、温度的倒数呈近似线性关系。
2018, 38(2): 359-366.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0211
摘要:
通过在尺寸为2 m×1.2 m×0.6 m的腔体一端安装泄爆板研究不同乙烯浓度下大尺度泄爆构件对腔体内压力变化的影响。选用开启静压不同的2种泄爆板，在乙烯体积分数为4%~11%条件下进行实验，得到3种典型压力时程曲线。实验发现：泄爆结构的实际击穿压力大于静载作用下的击穿压力，且存在使实际击穿压力最大的最佳乙烯体积分数；泄爆构件的开启时间会对腔体内压力变化产生重要影响，低浓度条件下开启时间可达数十毫秒，化学当量比条件下开启时间仅为数毫秒，此时李克山模型针对长方体容器大尺度泄爆仍具有较好适用性，乙烯浓度较高时大尺度泄爆构件会因泄压面积过大造成外部空气大量进入腔体并与未燃气体再次反应发生二次爆炸，高浓度条件下增大泄压面积反而会因二次爆炸对结构造成破坏。
通过在尺寸为2 m×1.2 m×0.6 m的腔体一端安装泄爆板研究不同乙烯浓度下大尺度泄爆构件对腔体内压力变化的影响。选用开启静压不同的2种泄爆板，在乙烯体积分数为4%~11%条件下进行实验，得到3种典型压力时程曲线。实验发现：泄爆结构的实际击穿压力大于静载作用下的击穿压力，且存在使实际击穿压力最大的最佳乙烯体积分数；泄爆构件的开启时间会对腔体内压力变化产生重要影响，低浓度条件下开启时间可达数十毫秒，化学当量比条件下开启时间仅为数毫秒，此时李克山模型针对长方体容器大尺度泄爆仍具有较好适用性，乙烯浓度较高时大尺度泄爆构件会因泄压面积过大造成外部空气大量进入腔体并与未燃气体再次反应发生二次爆炸，高浓度条件下增大泄压面积反而会因二次爆炸对结构造成破坏。
2018, 38(2): 367-372.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0209
摘要:
为了研究复合装药超压爆轰时的径向能量输出特性，选择典型的TNT、JO-8、海萨尔等理想、非理想高能炸药，进行了单一装药、内外层复合装药冲击波超压测试实验。采用自由场压电传感器测量了距爆心2、3、4 m处的冲击波压力，通过Origin软件对实验数据进行去除“零漂”和积分处理，获得了冲击波超压、冲量随距离的变化规律，分析了装药结构、装药类型对实验结果的影响。研究结果表明：与同体积单一装药相比，内外层复合装药对提高径向冲击波超压无优势，但对径向冲击波冲量增益显著，且冲量随传播距离的增加而增大；装药类型对内外层复合装药径向冲击波冲量增益影响较大，非理想/理想复合装药在4 m处的冲量增益大于20%，比理想/理想复合装药更有利于提高战斗部的径向输出威力。
为了研究复合装药超压爆轰时的径向能量输出特性，选择典型的TNT、JO-8、海萨尔等理想、非理想高能炸药，进行了单一装药、内外层复合装药冲击波超压测试实验。采用自由场压电传感器测量了距爆心2、3、4 m处的冲击波压力，通过Origin软件对实验数据进行去除“零漂”和积分处理，获得了冲击波超压、冲量随距离的变化规律，分析了装药结构、装药类型对实验结果的影响。研究结果表明：与同体积单一装药相比，内外层复合装药对提高径向冲击波超压无优势，但对径向冲击波冲量增益显著，且冲量随传播距离的增加而增大；装药类型对内外层复合装药径向冲击波冲量增益影响较大，非理想/理想复合装药在4 m处的冲量增益大于20%，比理想/理想复合装药更有利于提高战斗部的径向输出威力。
2018, 38(2): 373-380.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0232
摘要:
在传统单层泡沫夹芯结构的上、下面板之间插入中面板，通过移动中面板的位置，获得了外形尺寸相同、质量相等的5种构型夹芯结构，其上层芯材与芯材总厚度比分别为0:30、10:30、15:30、20:30和30:30。在量纲分析的基础上，应用非线性动力有限元程序LS-DYNA对5种构型夹芯结构进行了冰雹撞击数值分析，研究了中面板位置对夹芯板的能量吸收、能量耗散和动态响应的影响。结果表明：中面板的存在对下层芯材能形成有效的保护；随着中面板位置由上向下移动，夹芯板的抗撞击性能呈现由大到小再增大的态势。数值计算结果对抗冰雹撞击夹芯结构的优化设计具有一定的参考价值。
在传统单层泡沫夹芯结构的上、下面板之间插入中面板，通过移动中面板的位置，获得了外形尺寸相同、质量相等的5种构型夹芯结构，其上层芯材与芯材总厚度比分别为0:30、10:30、15:30、20:30和30:30。在量纲分析的基础上，应用非线性动力有限元程序LS-DYNA对5种构型夹芯结构进行了冰雹撞击数值分析，研究了中面板位置对夹芯板的能量吸收、能量耗散和动态响应的影响。结果表明：中面板的存在对下层芯材能形成有效的保护；随着中面板位置由上向下移动，夹芯板的抗撞击性能呈现由大到小再增大的态势。数值计算结果对抗冰雹撞击夹芯结构的优化设计具有一定的参考价值。
2018, 38(2): 381-389.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0198
摘要:
在内径150 mm的圆盘狭缝微型燃烧室内，实验探讨了在常温常压下，不同当量比的丙烷/空气预混气以及掺氢的丙烷/空气混合气在电火花点火后向外传播的特性，通过高速摄影方法获得了在狭缝间距为2.0、2.5、3.0、5.0 mm时微燃烧室内的火焰传播形态。实验中观察到火焰传播存在光滑、皱褶和断裂三种火焰锋面形态。当量比的增加和狭缝间距的减小会使火焰更容易发生褶皱。随着火焰的传播，火焰半径逐渐增大，火焰传播速度整体呈下降趋势。火焰传播速度随着间距的减小先增大后减小，在间距3 mm时最大。因为壁面散热的影响，微尺度效应在降低火焰传播速度和增加火焰不稳定性方面具有重要作用。掺入氢气能提高预混气的火焰传播速度，在间距2.5 mm的微燃烧腔中还观察到了爆燃现象。
在内径150 mm的圆盘狭缝微型燃烧室内，实验探讨了在常温常压下，不同当量比的丙烷/空气预混气以及掺氢的丙烷/空气混合气在电火花点火后向外传播的特性，通过高速摄影方法获得了在狭缝间距为2.0、2.5、3.0、5.0 mm时微燃烧室内的火焰传播形态。实验中观察到火焰传播存在光滑、皱褶和断裂三种火焰锋面形态。当量比的增加和狭缝间距的减小会使火焰更容易发生褶皱。随着火焰的传播，火焰半径逐渐增大，火焰传播速度整体呈下降趋势。火焰传播速度随着间距的减小先增大后减小，在间距3 mm时最大。因为壁面散热的影响，微尺度效应在降低火焰传播速度和增加火焰不稳定性方面具有重要作用。掺入氢气能提高预混气的火焰传播速度，在间距2.5 mm的微燃烧腔中还观察到了爆燃现象。
2018, 38(2): 390-396.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0180
摘要:
为了研究不耦合爆破技术在巷道高应力区域的卸压原理及效果，采用室内实验和现场验证相结合的方法开展了研究。研究结果表明：在承压试件的爆破实验中，爆破对承压试件具有明显卸压作用，但由于碎胀应力的存在使爆破后应力恢复速率有所升高，因此提出爆破与排粉预裂钻孔联合卸压方法。对现场高应力区域巷道帮部卸压效果进行验证的结果表明，该方法对缓解巷道近场高应力集中具有较好效果。
为了研究不耦合爆破技术在巷道高应力区域的卸压原理及效果，采用室内实验和现场验证相结合的方法开展了研究。研究结果表明：在承压试件的爆破实验中，爆破对承压试件具有明显卸压作用，但由于碎胀应力的存在使爆破后应力恢复速率有所升高，因此提出爆破与排粉预裂钻孔联合卸压方法。对现场高应力区域巷道帮部卸压效果进行验证的结果表明，该方法对缓解巷道近场高应力集中具有较好效果。
2018, 38(2): 397-403.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0177
摘要:
高强度冲击加载作用下金属材料的动态物理行为是当前冲击波领域基础研究和工程应用最为关注的焦点。采用光滑粒子法(SPH)开展不同位置起爆诱发的斜冲击波对碰加载金属铅的二维数值模拟研究，得到了金属铅内入射斜冲击波的角度和强度，并利用极曲线方法理论上导出发生马赫反射时的临界入射角和入射马赫数关系。根据计算结果可知，金属铅内入射斜波对碰后将发生马赫反射。随着起爆位置与金属铅表面距离的增加，不仅金属铅内入射冲击波强度和入射角增加，而且形成的马赫杆宽度也在增加。由自由面速度剖面给出了马赫杆宽度及张角，结果与理论预测的结果吻合较好。
高强度冲击加载作用下金属材料的动态物理行为是当前冲击波领域基础研究和工程应用最为关注的焦点。采用光滑粒子法(SPH)开展不同位置起爆诱发的斜冲击波对碰加载金属铅的二维数值模拟研究，得到了金属铅内入射斜冲击波的角度和强度，并利用极曲线方法理论上导出发生马赫反射时的临界入射角和入射马赫数关系。根据计算结果可知，金属铅内入射斜波对碰后将发生马赫反射。随着起爆位置与金属铅表面距离的增加，不仅金属铅内入射冲击波强度和入射角增加，而且形成的马赫杆宽度也在增加。由自由面速度剖面给出了马赫杆宽度及张角，结果与理论预测的结果吻合较好。
2018, 38(2): 404-408.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0191
摘要:
以天然气体积分数在爆炸下限附近的天然气-空气混合物爆炸超压状态场为着眼点，在大尺寸容器中轴向和径向位置布置压力传感器，实时记录天然气体积分数不同的天然气-空气混合物爆炸后的超压发展过程。经过数据处理发现，在天然气爆炸下限附近，存在3种压力波形式且存在前导冲击波和二次发展形成的燃烧波共存的状态。不同天然气体积分数条件下爆炸压力沿容器轴向和径向发展过程存在明显差异，天然气爆炸径向超压变化不明显，轴向超压的发展趋势更适用于天然气爆炸发展过程的描述。
以天然气体积分数在爆炸下限附近的天然气-空气混合物爆炸超压状态场为着眼点，在大尺寸容器中轴向和径向位置布置压力传感器，实时记录天然气体积分数不同的天然气-空气混合物爆炸后的超压发展过程。经过数据处理发现，在天然气爆炸下限附近，存在3种压力波形式且存在前导冲击波和二次发展形成的燃烧波共存的状态。不同天然气体积分数条件下爆炸压力沿容器轴向和径向发展过程存在明显差异，天然气爆炸径向超压变化不明显，轴向超压的发展趋势更适用于天然气爆炸发展过程的描述。
2018, 38(2): 409-418.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0256
摘要:
基于磁流体动力(magneto-hydrodynamic，MHD)方程，采用CTU+CT方法，对在不同初始磁场作用下的平面入射激波与磁化R22重质气柱作用过程进行了数值研究。数值结果清晰地描述了不同初始磁场条件时激波诱导R22气柱界面不稳定性的过程，揭示了磁场控制界面不稳定性的机理。另外，还分析了磁感应强度对界面不稳定性的影响，发现在磁场较小时，涡层附着于界面，但随着磁感应强度的增大，平均涡量随之增大，涡层与界面逐渐分离，最终更好地抑制了界面不稳定性。同时，还发现平均涡度拟能随着磁感应强度的增大而减小，而垂直磁场比平行磁场更能降低平均涡度拟能，因而平均涡度拟能可较好地反映磁场对不稳定性的影响效果。
基于磁流体动力(magneto-hydrodynamic，MHD)方程，采用CTU+CT方法，对在不同初始磁场作用下的平面入射激波与磁化R22重质气柱作用过程进行了数值研究。数值结果清晰地描述了不同初始磁场条件时激波诱导R22气柱界面不稳定性的过程，揭示了磁场控制界面不稳定性的机理。另外，还分析了磁感应强度对界面不稳定性的影响，发现在磁场较小时，涡层附着于界面，但随着磁感应强度的增大，平均涡量随之增大，涡层与界面逐渐分离，最终更好地抑制了界面不稳定性。同时，还发现平均涡度拟能随着磁感应强度的增大而减小，而垂直磁场比平行磁场更能降低平均涡度拟能，因而平均涡度拟能可较好地反映磁场对不稳定性的影响效果。
2018, 38(2): 419-425.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0222
摘要:
通过实验研究分析了高冲击载荷对固态钽电容器电容量、漏电流等电参数的影响。结果显示，钽电容电参数随着冲击载荷的升高，电容量增大，同时漏电流呈指数型升高。冲击过后，钽电容电参数可恢复至原来的量级。冲击载荷引起钽电容电参数变化的机理为：冲击引起的钽电容的弹性变形使电容量增大，冲击引起的介质层Ta2O5中的微裂缝以及冲击引发的介质层中陷阱浓度的增大使漏电流升高。
通过实验研究分析了高冲击载荷对固态钽电容器电容量、漏电流等电参数的影响。结果显示，钽电容电参数随着冲击载荷的升高，电容量增大，同时漏电流呈指数型升高。冲击过后，钽电容电参数可恢复至原来的量级。冲击载荷引起钽电容电参数变化的机理为：冲击引起的钽电容的弹性变形使电容量增大，冲击引起的介质层Ta2O5中的微裂缝以及冲击引发的介质层中陷阱浓度的增大使漏电流升高。
2018, 38(2): 426-436.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0259
摘要:
针对高温拉伸分离式Hopkinson杆实验技术，通过数值模拟、实验验证以及几种典型材料的高温动态拉伸性能测试相结合的方法，对此实验技术中存在的几个关键问题进行了深入研究。结果表明：对于平板状钩挂式拉伸试样，通过标距段尺寸优化后，应力分布均匀，流动应力曲线与螺纹拉伸试样一致，且应力上升段后没有剧烈跳动；通过精确气动控制，在加载脉冲到来同时，可实现有效的试样快速同步组装和加载；当试样温度为1 200 ℃时，在冷加载杆与高温试样接触以及应力波加载试样的整个过程中，试样平均温度下降约1.3%，而加载杆端温升低于180 ℃。为了验证此实验技术，对3D打印TC4、镍基单晶高温合金DD6进行了最高温度约1 200 ℃时的高温动态拉伸力学性能实验测试。
针对高温拉伸分离式Hopkinson杆实验技术，通过数值模拟、实验验证以及几种典型材料的高温动态拉伸性能测试相结合的方法，对此实验技术中存在的几个关键问题进行了深入研究。结果表明：对于平板状钩挂式拉伸试样，通过标距段尺寸优化后，应力分布均匀，流动应力曲线与螺纹拉伸试样一致，且应力上升段后没有剧烈跳动；通过精确气动控制，在加载脉冲到来同时，可实现有效的试样快速同步组装和加载；当试样温度为1 200 ℃时，在冷加载杆与高温试样接触以及应力波加载试样的整个过程中，试样平均温度下降约1.3%，而加载杆端温升低于180 ℃。为了验证此实验技术，对3D打印TC4、镍基单晶高温合金DD6进行了最高温度约1 200 ℃时的高温动态拉伸力学性能实验测试。
2018, 38(2): 437-442.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0241
摘要:
研究了超高速同时分幅/扫描摄影技术在炸药水中爆炸冲击波传播中的应用效果，并采用自研的同时分幅/扫描超高速光电摄影系统对炸药水中爆炸过程进行拍摄。结果表明，该系统能够拍摄同一时基、同一空基且具有超高时空分辨的一维和二维图像，进而成功观察到∅60 mm×66 mm TNT炸药在水中爆炸冲击波传播过程，获得该过程冲击波阵面平均传播速度及压力。这可为水中兵器战斗部的设计及毁伤效能评估提供参考。
研究了超高速同时分幅/扫描摄影技术在炸药水中爆炸冲击波传播中的应用效果，并采用自研的同时分幅/扫描超高速光电摄影系统对炸药水中爆炸过程进行拍摄。结果表明，该系统能够拍摄同一时基、同一空基且具有超高时空分辨的一维和二维图像，进而成功观察到∅60 mm×66 mm TNT炸药在水中爆炸冲击波传播过程，获得该过程冲击波阵面平均传播速度及压力。这可为水中兵器战斗部的设计及毁伤效能评估提供参考。
2018, 38(2): 443-454.
doi: 10.11883/bzycj-2016-0201
摘要:
根据当前受限空间内气体爆炸效应的研究成果，综述了建筑物内气体爆炸事故发生时室内压力、结构荷载及动力响应的简化计算方法，内容包括室内气体爆燃压力及结构荷载特点、爆燃压力和结构响应计算模型等。重点阐述了基于实验数据的泄爆压力关联式和反映燃气爆燃主要物理过程的压力简化计算模型，并分析了各类计算模型的适用性、存在问题以及爆燃荷载特征对结构响应的影响；探讨了考虑建筑功能特点影响的工程简化计算模型，对建筑物内爆燃压力计算应重点考虑点火位置、爆室几何特征、火焰燃烧速率、湍流效应以及泄爆结构开启过程等因素；对爆燃事故中结构响应的计算，应考虑爆燃荷载时程、结构初始静载与动载耦合、结构支座边界受载变化等因素。
根据当前受限空间内气体爆炸效应的研究成果，综述了建筑物内气体爆炸事故发生时室内压力、结构荷载及动力响应的简化计算方法，内容包括室内气体爆燃压力及结构荷载特点、爆燃压力和结构响应计算模型等。重点阐述了基于实验数据的泄爆压力关联式和反映燃气爆燃主要物理过程的压力简化计算模型，并分析了各类计算模型的适用性、存在问题以及爆燃荷载特征对结构响应的影响；探讨了考虑建筑功能特点影响的工程简化计算模型，对建筑物内爆燃压力计算应重点考虑点火位置、爆室几何特征、火焰燃烧速率、湍流效应以及泄爆结构开启过程等因素；对爆燃事故中结构响应的计算，应考虑爆燃荷载时程、结构初始静载与动载耦合、结构支座边界受载变化等因素。
2018, 38(2): 455-464.
doi: 10.11883/bzycj-2017-0117
摘要:
为研究明火引燃油气着火爆炸特性，建立了半封闭着火爆炸实验平台。通过高速摄影仪拍摄的火焰图像，研究不同油气体积分数下的火焰传播特性。根据高频压力传感器采集的容器内压力变化情况，分析不同油气体积分数下的压力发展特性。结果表明，油气体积分数对火焰组分、火焰传播速度、压力和压力变化速率有显著影响；火焰具有明显的分区现象，可分为燃烧核和火焰阵面，并且纵向火焰阵面速度大于横向火焰阵面速度；容器内压力发展历程可分为4个阶段，而且会形成压力双峰现象；油气爆炸过程中，火焰结构与压力波形成了强烈的耦合作用。
为研究明火引燃油气着火爆炸特性，建立了半封闭着火爆炸实验平台。通过高速摄影仪拍摄的火焰图像，研究不同油气体积分数下的火焰传播特性。根据高频压力传感器采集的容器内压力变化情况，分析不同油气体积分数下的压力发展特性。结果表明，油气体积分数对火焰组分、火焰传播速度、压力和压力变化速率有显著影响；火焰具有明显的分区现象，可分为燃烧核和火焰阵面，并且纵向火焰阵面速度大于横向火焰阵面速度；容器内压力发展历程可分为4个阶段，而且会形成压力双峰现象；油气爆炸过程中，火焰结构与压力波形成了强烈的耦合作用。
2018, 38(2): 465-472.
doi: 10.11883/bzycj-2015-0242
摘要:
构建了长径比为4的含弱约束端面的短管道实验系统，对短管道油气爆炸特性进行了实验研究，得到油气爆炸压力和火焰的变化规律。实验结果表明：(1)受破膜、泄流、外部爆炸等因素的影响，含弱约束端面短管道油气爆炸具有多个超压峰值，并产生Helmholtz振荡；(2)弱约束端面对管道内外爆炸超压均具有增强作用，内部最大超压为24.23 kPa，外部最大超压为5.45 kPa，分别为无约束条件下的4.9和2.7倍；(3)火焰变化过程可划分为“层流燃烧-突变加速-外部爆炸-衰弱熄灭”4个阶段；由于湍流、界面不稳定、斜压效应等因素的影响，火焰在突变加速和外部爆炸两个阶段会发生剧烈的拉伸褶皱和卷曲变形，形成Tulip火焰和蘑菇云状火焰。(4)在层流燃烧阶段，弱约束端面对火焰速度有减弱作用，此阶段最大火焰速度为3.5 m/s，相比于无约束时减弱了41.3%；而在突变加速和外部爆炸阶段，弱约束端面破坏产生的强泄流对火焰传播速度有增强作用，此阶段最大火焰速度为80.2 m/s，相比于无约束时增强了106.2%。(5)不同初始油气浓度条件下火焰发展模式具有显著差异，在低浓度和中浓度条件下火焰能够冲出弱约束端面形成外部火球，而在高浓度条件下，火焰无法冲出管道。
构建了长径比为4的含弱约束端面的短管道实验系统，对短管道油气爆炸特性进行了实验研究，得到油气爆炸压力和火焰的变化规律。实验结果表明：(1)受破膜、泄流、外部爆炸等因素的影响，含弱约束端面短管道油气爆炸具有多个超压峰值，并产生Helmholtz振荡；(2)弱约束端面对管道内外爆炸超压均具有增强作用，内部最大超压为24.23 kPa，外部最大超压为5.45 kPa，分别为无约束条件下的4.9和2.7倍；(3)火焰变化过程可划分为“层流燃烧-突变加速-外部爆炸-衰弱熄灭”4个阶段；由于湍流、界面不稳定、斜压效应等因素的影响，火焰在突变加速和外部爆炸两个阶段会发生剧烈的拉伸褶皱和卷曲变形，形成Tulip火焰和蘑菇云状火焰。(4)在层流燃烧阶段，弱约束端面对火焰速度有减弱作用，此阶段最大火焰速度为3.5 m/s，相比于无约束时减弱了41.3%；而在突变加速和外部爆炸阶段，弱约束端面破坏产生的强泄流对火焰传播速度有增强作用，此阶段最大火焰速度为80.2 m/s，相比于无约束时增强了106.2%。(5)不同初始油气浓度条件下火焰发展模式具有显著差异，在低浓度和中浓度条件下火焰能够冲出弱约束端面形成外部火球，而在高浓度条件下，火焰无法冲出管道。
