摘要：利用有限元对某球形爆炸容器的卡箍式人孔门结构进行了强度分析。通过数值模拟计算,得到结构各部分的等效应力分布区域及大小,计算结果表明球形爆炸容器设计中,卡箍式人孔门结构是一种合理的设计结构,计算对爆炸容器的强度校核及人孔结构的优化设计有一定的指导意义。

摘要：多孔夹芯结构因优异的比强度、比刚度而广泛应用于爆炸冲击防护领域,然而目前与爆炸相关的研究主要集中在小当量爆炸加载下夹芯结构的失效机制,实际大当量加载场景下的吸能特征研究较为少见。为更好指导工程应用,设计了三种夹芯材料(泡沫铝、边长3 mm及边长10 mm的蜂窝铝)在不同夹芯构型(单层夹芯、两层夹芯)及不同面板/夹层板/背板厚度下的十种夹芯结构,并对上述夹芯结构开展了0.5 kg TNT和1 kg TNT当量爆炸加载实验,分析了不同当量下夹芯结构的整体变形特征,探讨了夹芯材料、夹芯构型等因素对吸能防护的影响。实验结果表明:爆炸加载下,泡沫夹芯结构及蜂窝夹芯结构均可通过芯体材料的大幅压缩变形吸收转换能量,但整体而言蜂窝结构的变形均匀化更好;芯体吸能效率的发挥一方面与自身的比压缩强度相关,另一方面也与表层面/背板的强度及刚度相关,在实际应用时需优化匹配芯体的压缩强度与面/背板的强度及刚度,保证芯体材料可获得最大程度的压缩,发挥其吸能优势;实验中发现双层夹芯结构在吸能防护性能上优于等面密度的单层夹芯结构,即在等面密度的情形下,通过对内部芯体的合理结构优化是提升结构整体吸能防护效果的有效途径。该研究可以为实际应用中的防护结构设计提供更多参考数据。

摘要：针对爆炸容器初始设计常用的动力系数法存在的设计余量过大问题,通过将Johnson-Cook本构模型的应变率项纳入结构振动方程,推导出考虑应变率效应的等效静载荷计算方法。采用本文方法及常规动力系数法对不同半径的球形容器在1 kg TNT炸药加载下的壁厚进行了理论设计,并通过高置信度数值模型对两种方法所设计的容器的结构响应进行了数值计算。结果显示,两种方法所设计的容器均在弹性范围,但是本文方法的容器壁厚更小、结构应力更大。这表明通过考虑应变率效应,本文方法可合理降低设计载荷以减小设计余量,进而更充分地发挥材料与结构的力学性能,并可用于金属爆炸容器的初始设计。

摘要：针对目前复合材料抗爆容器工程设计方法合理性欠缺现状,基于轻量化思路,结合动力系数法及网格理论提出了可用于含金属内衬复合材料抗爆容器设计的“等代设计法”。采用该方法完成了内径0.5 m、抗爆当量1 kg TNT的复合材料圆筒初始设计,复合材料圆筒的面密度由等效金属圆筒的19.3 g/cm^(2)降低到3.6 g/cm^(2)。在该圆筒内部开展了炸药加载试验,结果表明圆筒设计合理,该设计方法有效,为抗爆容器的轻量化设计提供了新思路。

摘要：为分析TiB2-B4C复合陶瓷的静动态力学性能及添加剂TiB2的影响机制,设计了静动态压缩实验和平板撞击实验,开展了复合陶瓷在不同应变率下的动态压缩特性研究。结果表明:一维应力波加载下TiB2-B4C复合材料具有陶瓷材料的脆性特征,应力-应变曲线呈典型的线性关系;由一维应变加载下试样的自由面速度历程可知,复合材料的Hugoniot弹性极限在14.98~16.91 GPa之间,且随着应变率的增加而增加;应变率低于103s-1时,TiB2-B4C复合材料的动态压缩强度高于单相B4C和单相TiB2陶瓷,且具有正相关的应变率敏感性,复合材料强度的提升得益于微观结构的改善,而应变率敏感性主要受添加剂TiB2的强化增韧媒介影响;然而,应变率高于104s-1时,TiB2-B4C复合材料的Hugoniot弹性极限接近基体B4C陶瓷,而受添加剂TiB2的影响较小。

摘要：由于超高的比拉伸强度,超高分子量聚乙烯(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene,简称“UHMWPE”)纤维复合材料在冲击防护领域获得了极大的关注。本文通过可同时产生破片和爆炸波加载装置的设计,实验观察了UHMWPE纤维复合材料在联合冲击加载下的失效行为。实验发现,UHMWPE复合材料在联合加载下失效模式复杂,包括层间脱层、屈曲与褶皱、侵彻穿透、纤维烧蚀等。基于失效模式的分析,总结了UHMWPE纤维复合材料在破片和爆炸波联合加载下失效破坏的四个典型阶段。

摘要：间隔结构因结构简单、抗爆效率高而广泛应用于冲击防护领域。针对间隔铝板与间隔铝锥两类结构,设计实验观察了其在爆轰加载下的变形特征,结合数值模拟分析了失效机理。基于分析结果,对抗爆结构的设计给出了建议。