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用十字形超细药条离散群同步起爆实现超低比冲量加载

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爆炸与冲击 2023年第5期43卷 123-136页

作者：丁洋卢强李进郭志昀王占江西北核技术研究所陕西西安710024

余弦分布载荷的化爆加载技术是高空核爆软X射线辐照下空间结构动态响应考核的主要手段。为适应新型空间飞行器结构考核的复杂构型、高同步性和低比冲量载荷设计要求,提出了一种用十字形超细药条离散群同步起爆实现超低比冲量加载的方法... 详细信息

余弦分布载荷的化爆加载技术是高空核爆软X射线辐照下空间结构动态响应考核的主要手段。为适应新型空间飞行器结构考核的复杂构型、高同步性和低比冲量载荷设计要求,提出了一种用十字形超细药条离散群同步起爆实现超低比冲量加载的方法。实验结果验证表明:(1)所制作的十字形超细药条,最小截面尺寸为0.33 mm×0.5 mm,传爆性能稳定,并可通过直径0.5 mm的柔爆索直接起爆;(2)与相同布药密度的条状布药方式相比,布药空间均匀度提高了76.7%;(3)所采用的21点柔爆索同步起爆网络,起爆率达100%,起爆不同步性小于1μs。进一步建立了离散片炸药加载数值计算模型,分析了离散片炸药群同步起爆加载的比冲量空间分布和匀化规律,将匀化过程分为扩散段、叠加段和均匀段3个阶段;对比了方形、十字形、短条形3种形状药片阵列的比冲量演化过程,发现十字形药片所需匀化距离最短、均匀度最高,仅需约0.8倍布药间距即可使比冲量均匀度偏差降至10%以下。

关键词：核爆X射线片炸药平面波同步起爆比冲量

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基于波传播系数构建填实爆炸下花岗岩中运动及变形场

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爆炸与冲击 2019年第8期39卷 71-80页

作者：卢强王占江朱玉荣丁洋郭志昀西北核技术研究院陕西西安710024 西北核技术研究院强动载与效应重点实验室陕西西安710024

为利用球面波实验测得的有限个粒子速度信息来分析地下爆炸下介质的运动及变形特性,基于黏弹性球面波理论和局部黏弹性等效假设,提出了一种构建地下爆炸运动及变形场的新方法。首先,利用0.125 g TNT填实爆炸下花岗岩中相邻测点的粒子速... 详细信息

为利用球面波实验测得的有限个粒子速度信息来分析地下爆炸下介质的运动及变形特性,基于黏弹性球面波理论和局部黏弹性等效假设,提出了一种构建地下爆炸运动及变形场的新方法。首先,利用0.125 g TNT填实爆炸下花岗岩中相邻测点的粒子速度频谱给出相应的频谱比;其次,结合黏弹性球面波理论给出的理论频谱比求解出相邻测点之间区域内等效的球面波传播系数;再次,利用局部黏弹性等效假设给出相邻测点之间任意一点的粒子速度频谱,再通过傅里叶逆变换给出粒子速度的时域波形;最后,利用运动场和变形场的物理关系,完成整个分析区域内运动场和变形场的构建。结果表明:由相邻测点反演得到的波传播系数,可高精度地构建相应测点之间区域内介质的运动及变形场;在半径15~50 mm区域内,径向压缩应变峰值约从1.7×10^-2降为2.1×10^-3,切向拉伸应变峰值约从4.7×10^-3降为0.4×10^-3,径向压缩应变率峰值约从5.1×10^4 s^-1降为2.5×10^3 s^-1,切向拉伸应变率峰值约从5.0×10^3 s^-1降为1.4×10^2 s^-1,涵盖了高应变(率)到中低应变(率)加、卸载的全过程。

关键词：地下爆炸球面波花岗岩黏弹性粒子速度波传播系数应变率

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薄片炸药与固体靶冲量耦合的计算模型

爆炸与冲击 2017年第1期37卷 84-91页

作者：卢强王占江刘晓新郭志昀吴玉蛟西北核技术研究所陕西西安710024

薄片炸药可用于模拟强脉冲X射线辐照下空间结构的响应,其与固体靶的冲量耦合作用是进行模拟载荷设计的基础。本文中基于有限元模拟技术,研究不同直径薄片炸药的边界稀疏作用和安装支座的反射作用对薄片炸药与固体靶冲量耦合的影响,结果... 详细信息

薄片炸药可用于模拟强脉冲X射线辐照下空间结构的响应,其与固体靶的冲量耦合作用是进行模拟载荷设计的基础。本文中基于有限元模拟技术,研究不同直径薄片炸药的边界稀疏作用和安装支座的反射作用对薄片炸药与固体靶冲量耦合的影响,结果表明:边界稀疏作用对薄片炸药的比冲量起到减弱的作用,由边界稀疏作用引起的薄片炸药比冲量的变化量和薄片炸药直径的倒数近似成线性关系;薄片炸药安装支座的反射作用对薄片炸药的比冲量起到增强的作用,由支座反射作用引起的薄片炸药比冲量的变化量和薄片炸药直径的平方近似成反比;随着薄片炸药直径的增加,薄片炸药比冲量趋于定值,边界稀疏作用和支座反射作用可以忽略;存在一个临界直径,当薄片炸药的直径为临界直径时,薄片炸药的边界稀疏作用和支座反射作用达到平衡,其比冲量大小和薄片炸药的直径为无穷大时的比冲量值相等。

关键词：爆炸力学冲量耦合比冲量薄片炸药

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黏弹性固体中地下爆炸辐射地震波能量的演化

爆炸与冲击 2021年第9期41卷 51-59页

作者：卢强丁洋刘赟哲唐仕英郭志昀王占江西北核技术研究所陕西西安710024

地下爆炸与介质的能量耦合和介质中的波传播机制是理解地下爆炸源物理的重要基础。为研究地下爆炸辐射地震波能量的传播衰减规律,分析了黏弹性介质中地下爆炸地震波能量的组成。基于无限介质中黏弹性球面波理论,给出了速度、位移、应力... 详细信息

地下爆炸与介质的能量耦合和介质中的波传播机制是理解地下爆炸源物理的重要基础。为研究地下爆炸辐射地震波能量的传播衰减规律,分析了黏弹性介质中地下爆炸地震波能量的组成。基于无限介质中黏弹性球面波理论,给出了速度、位移、应力、应变等物理量Laplace域的理论解。利用Laplace数值逆求解方法,建立了黏弹性介质中地下爆炸辐射地震波场的计算方法。以干黄土作为典型黏弹性材料,计算给出了地震波能量的传播特征,分析了地下爆炸辐射能量的传播衰减规律。结果表明:(1)在黏弹性介质中,某球面处流入的能量随半径增加而逐渐降低。在理想弹性介质中,某球面处流入的能量在几倍弹性半径外即可稳定到某一定值;(2)在某一固定的有限观测区域内,当观测时间足够长时,势能和耗散能均趋于某一定值,辐射动能趋于零;(3)当有限的观测区域能容纳一个完整波长的地震波时,地震波辐射动能的稳态值随波传播距离的增大而减小,总体上可以用指数函数和幂函数进行分段拟合。

关键词：地下爆炸球面波黏弹性地震波能量辐射动能

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有机玻璃中球形应力波传播的分析

爆炸与冲击 2013年第6期33卷 561-566页

作者：卢强王占江门朝举郭志昀李进西北核技术研究所陕西西安710024

基于球形发散波实验技术及圆环型电磁粒子速度测试技术,采用0.125 g TNT当量的微型炸药作为爆炸源,对填实爆炸下有机玻璃中球形波的传播规律进行了实验研究,并基于粒子速度波形进行了分析。结果表明:粒子速度峰值及粒子位移峰值符合指... 详细信息

基于球形发散波实验技术及圆环型电磁粒子速度测试技术,采用0.125 g TNT当量的微型炸药作为爆炸源,对填实爆炸下有机玻璃中球形波的传播规律进行了实验研究,并基于粒子速度波形进行了分析。结果表明:粒子速度峰值及粒子位移峰值符合指数衰减规律,粒子速度、位移峰值的衰减指数分别为1.34和1.28;负向粒子速度峰值随比距离的增加有先增大后减小的趋势;基于强间断假设得到的低压(小于1 GPa)下径向压力峰值-粒子速度峰值关系与一维应变下得到的σ-v Hugoniot曲线吻合较好;采用变模量模型假设,结合粒子速度数据反演的有机玻璃弹性模量E=(6.40±0.64)GPa、体积模量K=(7.12±0.71)GPa、剪切模量G=(2.37±0.24)GPa。

关键词：固体力学球面应力波粒子速度计有机玻璃微药量爆炸

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球面波加载下黄土线黏弹性本构关系

岩土力学 2012年第11期33卷 3292-3298页

作者：卢强王占江李进郭志昀门朝举西北核技术研究所西安710024

采用0.125 g TNT当量的微型炸药球作为爆炸源,利用在Φ1 370 mm×1 200 mm黄土样品180～1 280 ***-1/3范围内实测球面波径向粒子速度数据为基础,结合强间断波相容条件及变模量本构模型假设,反演得到黄土的弹性模量E=(1.927±0.216)GPa... 详细信息

采用0.125 g TNT当量的微型炸药球作为爆炸源,利用在Φ1 370 mm×1 200 mm黄土样品180～1 280 ***-1/3范围内实测球面波径向粒子速度数据为基础,结合强间断波相容条件及变模量本构模型假设,反演得到黄土的弹性模量E=(1.927±0.216)GPa、体积模量K=(1.284±0.144)GPa及剪切模量G=(0.771±0.086)。把黄土视为线黏弹性ZWT(朱-王-唐)材料进行数值模拟,以实测粒子速度幅值vmax、位移幅值umax及对应时刻作为数值模拟结果的对比参数,定义了误差函数,其极小值对应的松弛剪切模量GM=0.13 GPa、松弛因子θM=21μs,将GM、θM作为黄土黏弹性本构参数的描述对球面波在黄土中的传播进行了数值模拟,结果表明:模拟得到的粒子速度曲线与试验曲线吻合较好,粒子速度幅值vmax、位移幅值umax与试验结果的最大偏差分别为8%、6%;粒子速度、位移幅值对应时刻与试验结果的最大偏差分别为1%、5%;数值模拟得到不同比距离处的径向应力σr、切向应力σθ、径向应变εr、切向应变εθ与基于强间断及变模量模型假设得到的结果具有较好的一致性。

关键词：爆炸与冲击球面波黏弹性黄土衰减

黄土和砂土岩中填实爆炸辐射弹性波的对比研究

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爆炸与冲击 2019年第5期39卷 31-37页

作者：卢强王占江张景森丁洋李进郭志昀西北核技术研究所强动载与效应重点实验室陕西西安710024 西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049

研究地下爆炸弹性区的震动特性,关键是获得场地介质与爆炸能量耦合作用下辐射弹性波的实验参数。对于不易加工成大尺寸模型的砂土岩,为研究其填实爆炸下辐射弹性波的特征,采用0.125 g TNT微型炸药球作为爆炸源,以塑性区可置换的?1 370 m... 详细信息

研究地下爆炸弹性区的震动特性,关键是获得场地介质与爆炸能量耦合作用下辐射弹性波的实验参数。对于不易加工成大尺寸模型的砂土岩,为研究其填实爆炸下辐射弹性波的特征,采用0.125 g TNT微型炸药球作为爆炸源,以塑性区可置换的?1 370 mm×1 200 mm黄土样品作为提供应力波传播路径的载体,用波阻抗近似相等的重塑黄土和砂土岩样品分别作为源区介质,对比分析了两种介质中微药量填实爆炸辐射的弹性波传播特征。实验结果表明:在测试范围内,两种介质中填实爆炸激发的弹性应力波粒子速度(位移)峰值的衰减规律、波形的主频变化规律一致;砂土岩中爆炸辐射的弹性波粒子速度(位移)峰值整体高于黄土、粒子速度波形的半高宽和主频低于黄土;砂土岩中爆炸耦合的向外传播的弹性波能量比黄土大。实测结果反映,黄土和砂土岩中填实爆炸弹性波能量耦合强度的差别。

关键词：地下爆炸弹性波粒子速度波衰减黄土砂土岩

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塑性区沟槽对爆炸应力波屏蔽效应研究

岩石力学与工程学报 2013年第A01期32卷 2642-2649页

作者：卢强王占江门朝举李进郭志昀文潮西北核技术研究所陕西西安710024

设置在爆破塑性区内的屏蔽沟槽对爆炸应力波具有一定的阻隔效应。为在实验室模拟研究地下爆炸塑性区沟槽对爆炸应力波的屏蔽作用,采用0.125 gTNT当量的微型炸药球作为爆炸源,在1 370 mm×1 200 mm的黄土化爆试验平台上进行沟槽阻隔爆炸... 详细信息

设置在爆破塑性区内的屏蔽沟槽对爆炸应力波具有一定的阻隔效应。为在实验室模拟研究地下爆炸塑性区沟槽对爆炸应力波的屏蔽作用,采用0.125 gTNT当量的微型炸药球作为爆炸源,在1 370 mm×1 200 mm的黄土化爆试验平台上进行沟槽阻隔爆炸应力波的微药量化爆模拟试验。从理论及试验结果分析等方面研究沟槽深度H对爆炸应力波的屏蔽作用。结果表明:(1)塑性区沟槽对爆炸应力波屏蔽效应的力学机制不同于弹性区沟槽;(2)以粒子速度、位移幅值度量的屏蔽系数在沟槽屏蔽区域内存在极大值;(3)塑性区沟槽对爆炸应力波有延迟效应;(4)试验结果定性地验证沟槽屏蔽爆炸应力波的理论分析,两者结论一致。

关键词：爆炸力学地下爆炸应力波屏蔽沟槽微药量爆炸

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基于冲击摆的片炸药比冲量测量技术

基于冲击摆的片炸药比冲量测量技术