冲击波超压场重建技术研究

发布时间：2020-08-27 07:18

【摘要】：爆炸冲击波是对人员、设备和防护结构产生损伤和破坏的主要因素之一,爆炸冲击波测试在军工领域有重要的作用。爆炸冲击波超压峰值、正压作用时间和比冲量是表征弹药毁伤效能的主要参数,准确获取冲击波信息可以为武器性能、毁伤威力提供重要依据。本文从冲击波测试系统和冲击波超压场重建技术两个方面展开研究。冲击波测试系统主要信号调理、基于NAND Flash的采集存储电路,多次重触发技术,并将多次重触发技术运用到实验中减小了误触发等因素的影响。常用冲击波超压场重建采用经验公式法,但是由于爆炸冲击波在测试平面内是非均匀传播的,使得在各个方向上获得的测试数据存在较大的差异;使用经验公式只能重构测试平面内的峰值分布,然而峰值只是冲击波特性中的一项性能指标,不能够全面的表征冲击波特性,因此经验公式法不能满足冲击波场重建的要求。本文在国家自然科学基金项目“基于有限测点的复杂冲击波空间分布重建方法研究”(No.61701445)的资助下开展了冲击波场重建技术研究。以冲击波传播特性为研究基础,选取冲击波超压数据中包含冲击波信息量最多的冲击波波后衰减波形作为主要研究对象。将有限的测试数据分为两类:建模数据(用于搭建冲击波场重建模型)和校验数据(用于校验冲击波场重建模型)。提取建模数据中冲击波波后衰减曲线,由非线性回归理论、多元多项式插值算法对冲击波波后衰减曲线进一步处理得到每条曲线的衰减系数、峰值等参数,并运用“黑盒”理论寻找这些参数之间的关系,从而建立冲击波场重建模型。最后使用校验数据校验上述模型的正确性,以冲击波峰值、正压作用时间和比冲量三个指标进行评估,从最终的评估结果表明本文中的冲击波场重建模型具有一定的适用参考价值。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ410;O383
【图文】：

冲击波,状况,弹药,空中爆炸

图 2.1 冲击波在空中传播的状况冲击波峰值计算近地空间爆炸时相当于半无限空间的爆炸，所以冲击波在近地限空间的传播规律具有一定的相似性。通常情况下，弹药在无的装药对比高度应该符合(2.1)的要求。(2.1)中，为弹药距离水平地面的高度(爆高) (单位： ) ；为）。论分析和大量的实验结果验证，空中爆炸冲击波超压与弹药初始内能成正比，与爆心距离 r 成反比。由此得到了大量描式。例如：萨多夫斯基、Mills、叶晓华经验公式等，各公式如

经验公式,实验数据,误差,当量值

9图 2.2 对比各种经验公式与实验数据的误差公式与实验数据的误差如表 2.1 所示。表 2.1 经验公式与实测数据的误差测点 A1 B1 华经验公式_误差（%） 11.55% 46.27% ills 经验公式_误差（%） 13.61% 53.04% 斯基经验公式_误差（%） 8.52% 49.16% 、B1、C1 是同一条射线上的测试点，使用经验公式反推测叶晓华、Mills、萨多夫斯基经验公式对应的理论当量值是39萨多夫斯基经验公式反推的理论当量值最接近实际当量，多夫斯基经验公式作为推导理论冲击波峰值的经验公式。

p-t曲线,爆炸时,炸药,三波点

图 2.4 炸药在空中爆炸时不同位置的 p-t 曲线冲击波超压测试时，如果测试点位于三波点轨迹上方，那么在到入射波峰值和反射波峰值，如图 2.4 中所示的 E、F 测试点的三波点曲线下方，则其测试数据如图 2.4 中测试点 G、K 所示入射波超压，通常被广大的科研工作者称为马赫杆波阵超压。免三波点对测试数据的影响，获得实际的冲击波超压波形，有

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