复合柔性防护结构防爆炸作用技术研究

发布时间：2017-10-21 05:21

  本文关键词：复合柔性防护结构防爆炸作用技术研究

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【摘要】：近年来，爆炸恐怖袭击活动和涉爆刑事犯罪已经对社会公共安全构成严重威胁，，因此，迫切需要能够处理较大当量爆炸物的新型防护装备。本文主要以公安民警现场处置爆炸物为应用背景，以人员为防护目标，针对爆炸恐怖活动随机、爆炸当量未知等难题，提出了一种新的便携式、可快速组装的复合柔性防护结构。主要内容概括为： 首先阐述课题研究背景和意义，总结了我国暴力恐怖活动的特点，特别是爆炸恐怖活动的新发展。针对现有防爆装备多为钢制、笨重、不易移动的问题，根据爆炸恐怖的现实威胁和未来防爆装备的发展趋势，结合国内外防爆炸冲击载荷的研究成果，提出了一种由多种复合材料和混合液组成的便携式、可快速组装防爆炸冲击载荷的复合柔性防护结构，该结构能够大大降低爆炸冲击波和破片对人员造成的伤害，并避免因爆炸物当量过大引起防爆装备的二次附加破坏。根据使用要求，提出了复合柔性防护结构的总体结构方案。 通过分析爆炸作用对人员的伤害及影响因素，根据前人所研究破片和爆炸冲击波对人员伤害判据，提出了复合柔性防护结构对破片和冲击波防爆作用的评价判据和评价方法，得到以破片动能衰减程度和冲击波超压峰值降低程度作为对人员防护的防爆效果评价依据。 通过量纲分析和相似理论，建立了缩小比例的小尺寸模型，对冲击波在复合柔性防护机构中的衰减进行数值模拟，研究了不同厚度、不同形状的防护结构对衰减冲击波的影响，根据仿真结果选择部分小尺寸模型进行了试验研究。 选择了2种不同质量破片，对复合柔性防护结构防破片侵彻作用进行了数值模拟，得到了混合液及多种材料组合的复合柔性防护结构对降低破片动能的作用效果。进一步进行了抗破片侵彻试验研究。研究结果有助于复合柔性防护结构的优化设计。
【关键词】：复合柔性防护结构 防爆炸冲击 防护判据 优化设计
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X932
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景与意义10-12
• 1.2 国内外防护结构研究现状及发展趋势12-15
• 1.2.1 国内外防护结构研究现状12-15
• 1.2.2 发展趋势15
• 1.3 设计要求及总体设想15-18
• 1.3.1 设计要求15
• 1.3.2 复合柔性防护结构研究的总体方案15-18
• 1.4 课题研究的的主要内容及章节安排18-20
• 2 爆炸作用与防护结构研究的相关理论20-29
• 2.1 爆炸作用对人员的伤害及影响因素20-22
• 2.2 破片对人员伤害判据研究22-23
• 2.3 冲击波对人员的伤害判据研究23-26
• 2.4 爆炸冲击波在防护结构中衰减效应的评估方法26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 复合柔性防护结构对爆炸冲击波衰减作用的仿真模拟与试验研究29-57
• 3.1 仿真模拟计算模型的建立29-33
• 3.1.1 材料模型29-30
• 3.1.2 初始条件和边界条件30-31
• 3.1.3 ANSYS /AUTODYN 程序31-33
• 3.2 复合柔性防护结构模型的尺度律33-37
• 3.2.1 量纲分析及相似理论33-34
• 3.2.2 数值模拟计算方法的验证34-37
• 3.3 不同厚度复合柔性防护结构的仿真模拟37-48
• 3.3.1 圆柱形复合柔性防护结构的仿真模拟37-43
• 3.3.2 混合液材料防爆作用仿真模拟43-48
• 3.4 不同形状复合柔性防护结构的仿真分析48-52
• 3.4.1 不同形状复合柔性防护结构仿真模型的建立48-49
• 3.4.2 数值模拟结果的分析与讨论49-52
• 3.5 复合柔性防护结构防爆作用试验研究52-55
• 3.5.1 试验方法与内容52-53
• 3.5.2 复合柔性防护结构防爆试验53-54
• 3.5.3 试验结果与分析54-55
• 3.6 本章小结55-57
• 4 复合柔性防护结构防破片侵彻作用的仿真模拟与试验研究57-74
• 4.1 破片分析57-62
• 4.1.1 破片类型58-61
• 4.1.2 破片与手榴弹主要结构参量关系的经验公式61-62
• 4.2 复合柔性防护结构防破片侵彻作用的数值模拟62-67
• 4.2.1 复合柔性防护结构防破片侵彻作用模型的建立62-64
• 4.2.2 不同厚度混合液防护结构防破片侵彻作用仿真模拟64-66
• 4.2.3 不同材料复合柔性防护结构防破片侵彻作用仿真模拟66-67
• 4.3 复合柔性防护结构防破片侵彻作用的试验研究67-73
• 4.3.1 试验器材67-68
• 4.3.2 试验装置的设计68-70
• 4.3.3 实验现场布置及测量方法70
• 4.3.4 实验现象与结果分析70-73
• 4.4 本章小结73-74
• 5 复合柔性防护结构的优化设计74-81
• 5.1 复合柔性防护结构的优化设计方法74-78
• 5.2 复合柔性防护结构的应用78-79
• 5.3 使用条件79-80
• 5.4 本章小结80-81
• 6 总结与展望81-83
• 6.1 论文总结81-82
• 6.2 对研究工作的展望和建议82-83
• 参考文献83-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果87-88
• 致谢88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 伍建强;钱永久;索清辉;;空气夹层结构抗爆炸局部破坏分析[J];四川建筑科学研究;2006年04期

2 王宇新;顾元宪;孙明;;冲击载荷作用下多孔材料复合结构防爆理论计算[J];兵工学报;2006年02期

3 王礼立;杨黎明;周风华;;强动载荷下结构的柔性防护和刚性防护[J];爆炸与冲击;2009年04期

4 陈网桦,朱卫华,彭金华,王成,王福力,刘荣海;硬质聚氨酯泡沫塑料隔爆性能的研究[J];爆炸与冲击;1997年03期

5 王海福,冯顺山;爆炸载荷下聚氨酯泡沫材料中冲击波压力特性[J];爆炸与冲击;1999年01期

6 李翠伟;汪长安;黄勇;;Si_3N_4/BN层状复合陶瓷的防弹结构设计[J];稀有金属材料与工程;2007年S1期

7 王林;李彤华;李晓辉;高秀娟;;人员目标特性的战斗部杀伤威力评价方法[J];四川兵工学报;2011年11期

8 王芳;冯顺山;俞为民;;“超压—冲量”毁伤准则及其等毁伤曲线研究[J];弹箭与制导学报;2003年S2期

9 李韬;米双山;金卫同;;多种钢制破片侵彻性能的数值模拟研究[J];弹箭与制导学报;2009年01期

10 ;Numerical Simulation of Shock (Blast) Wave Interaction with Bodies[J];Communications in Nonlinear Science & Numerical Simulation;1999年01期

本文编号：1071516