圆柱形爆炸容器内爆炸载荷的分布规律

发布时间：2021-07-11 09:09

　　为了分析圆柱形爆炸容器内爆炸载荷的分布规律,利用LS-DYNA软件对爆炸容器的内爆轰场进行了数值模拟研究,并探讨了圆筒高径比（H/D）、端盖短轴与长轴比（a/b）以及端盖形式对端盖处爆炸载荷的影响。结果表明,冲击波会在端盖壁面上形成二次冲击波和二次马赫反射波,使得端盖中心点的压力远大于爆心环面上的压力。随着H/D的增加,端盖中心点的超压峰值和比冲量会越来越大,当H/D=1.5时达到最大;随着a/b的增加,端盖对冲击波的汇聚效应更加明显,导致端盖中心的超压峰值和比冲量显著增大;对于平板封头的圆柱形爆炸容器而言,高径比H/D的增加有利于减小端盖处的反射超压和比冲量,但是拐角点会成为新的危险点。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(18)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

圆柱形爆炸容器的数值模型

爆炸试验设置情况如图2所示:爆炸容器外壳厚度为22 mm,内径为800 mm,圆筒部分的高度为1 220 mm。上下端盖均为椭球盖(长短轴之比为2 ∶1),分别采用法兰、焊接的方式与圆筒连接。实验时在圆筒的侧壁共设置了P1、P2、P3、P4四个测点来测试壁面的反射超压,其中P1点位于容器1/2高度,每两个测点之间的高度差均为150 mm。传感器选择CY-YD214T型压电传感器,量程0～30 MPa,灵敏度9.52 PC/0.1 MPa,工作温度-40～150 ℃,适合密闭容器内的爆炸压力测量。圆柱形爆炸容器的内爆实验在野外实验室进行,爆炸容器通过八根地脚螺栓固定在实验台上,试验台周围有1 m宽的隔震沟,来减小爆炸震动,降低危害效应。实验时TNT炸药位于爆炸容器的几何中心,爆炸过后,通过顶部的泄压阀将有毒气体排出实验室。椭球端盖与圆柱筒通过法兰连接,两片法兰之间安装密封垫,采用螺栓紧密固定后,保证整个爆炸容器的密闭性。

数值模拟和实验得到的爆炸冲击波压力时程曲线的对比情况如图3(a)所示。数值模拟中冲击波上升沿与实验结果比较吻合,但是正压作用时间与实验结果有微小误差,为了定量的描述二者之间的误差,对压力在正压作用时间内积分得到比冲量,如图3(b)所示。可以直观的看到,实验点基本上都落于斜率为1的实线和斜率为0.8的虚线之间,表明比冲量的实验值更小,误差基本上在20%以内。所以从冲击波的峰值、正压作用时间和比冲量三方面总体来看,数值模拟和实验的结果吻合程度还是比较好的,因此利用本文中建立的数值模型,能够很好的反应容器内爆炸载荷的作用过程。2 圆柱形爆炸容器内壁超压分布

【参考文献】：
期刊论文
[1]球形爆炸容器内炸药爆炸形成的准静态气体压力[J]. 刘文祥,张德志,钟方平,程帅,张庆明.  爆炸与冲击. 2018(05)
[2]不同曲率弯曲巷道爆炸冲击波传播特性数值模拟研究[J]. 吕鹏飞,庞磊.  中国安全生产科学技术. 2016(12)
[3]长方体密闭结构内爆炸冲击波传播与叠加分析模型[J]. 杨亚东,李向东,王晓鸣.  兵工学报. 2016(08)
[4]立式柱形钢储罐内部爆炸数值模拟及动力响应分析[J]. 庞崇安,王震.  爆破. 2015(02)
[5]封闭空间内爆炸冲击波超压计算模型及分布特性研究[J]. 柏小娜,李向东,杨亚东.  爆破器材. 2015(03)
[6]炸药在密闭空间中爆炸准静压的计算方法[J]. 李鸿宾,金朋刚,严家佳,王建灵.  火工品. 2014(01)
[7]舱室在爆炸冲击载荷作用下的结构毁伤研究[J]. 宋贵宝,蔡滕飞,李红亮.  科学技术与工程. 2014(03)
[8]密闭空间内爆炸缩比相似模型研究[J]. 杨亚东,李向东,王晓鸣,张刘成,张马莉.  振动与冲击. 2014(02)
[9]拱顶钢储罐内部蒸气云爆炸冲击荷载的数值模拟[J]. 王震,胡可,赵阳.  振动与冲击. 2013(20)
[10]起爆位置偏差对结构内爆炸荷载的影响分析[J]. 宁鹏飞,唐德高.  浙江大学学报(工学版). 2012(12)



本文编号：3277794