為驗(yàn)證空氣中Hopkinson爆炸相似律在結(jié)構(gòu)內(nèi)爆條件下的適用性,在總結(jié)了國(guó)內(nèi)外關(guān)于結(jié)構(gòu)內(nèi)部爆炸載荷常用模型及經(jīng)典爆炸相似律基礎(chǔ)上,利用LS-DYNA軟件模擬分析了典型箱體結(jié)構(gòu)內(nèi)爆沖擊波傳播特性,并對(duì)3種幾何相似箱體內(nèi)典型位置的壓力峰值與沖量值進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,內(nèi)爆載荷具有多峰值與作用時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn),其在箱體壁板中心位置壓力峰值與沖量值均滿(mǎn)足Hopkinson爆炸相似律,但在箱體棱、角等沖擊波相互影響作用區(qū)域不滿(mǎn)足Hopkinson相似律;不同尺寸箱體角隅位置壓力峰值差異大于20%,差異隨著箱內(nèi)結(jié)構(gòu)部位的復(fù)雜度增加呈現(xiàn)增大趨勢(shì);角隅處沖量值與相似比條件下的計(jì)算值誤差約為1%,明顯小于壓力峰值差異。 

【文章來(lái)源】：火炸藥學(xué)報(bào). 2019,42(06)北大核心EICSCD

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【圖文】：

立方體內(nèi)壁面壓力載荷模型

霍普金森1915年最早提出了Hopkinson比例定律,也叫立方根比例定律,如圖2所示。立方根比例定律指出:如果兩塊同種炸藥,裝藥的幾何形狀彼此相似,尺寸不同,在相同大氣中爆炸時(shí),在相同的比例距離 Ζ=R W 3 處就會(huì)產(chǎn)生相似的爆炸波,其中R為空間距離,W為炸藥的當(dāng)量。Hopkinson比例定律表明,在無(wú)約束的大氣中爆炸時(shí),產(chǎn)生的爆炸載荷相似,但是在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的約束環(huán)境下,其爆炸載荷是否還相似尚未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。本研究擬利用數(shù)值模擬方法對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行分析。

文獻(xiàn)[9]報(bào)道了箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)爆實(shí)驗(yàn),并給出了典型位置的內(nèi)爆載荷壓力—時(shí)程曲線。本實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)[9]建立模型,模型長(zhǎng)1250mm、寬750mm、高625mm,材料為Q235鋼。裝藥采用晶態(tài)TNT,懸掛在模型中心,裝藥質(zhì)量分別為18g和33g,密度為1.61g/cm3。依據(jù)實(shí)驗(yàn),利用對(duì)稱(chēng)性建立1/2結(jié)構(gòu)模型,如圖3所示�；谟成渚W(wǎng)格劃分材料單元,鋼箱采用SHELL163殼單元類(lèi)型;炸藥、空氣采用SOLID164八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元類(lèi)型。炸藥和空氣網(wǎng)格采用任意拉格朗日歐拉算法,鋼箱網(wǎng)格采用拉格朗日算法。在模型對(duì)稱(chēng)面上施加對(duì)稱(chēng)邊界約束,在空氣邊界施加無(wú)反射邊界條件。TNT炸藥采用高能爆轟模型(MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN)和JWL狀態(tài)方程,密度取1.61g/cm3,其他參數(shù)見(jiàn)文獻(xiàn)[16,18]。空氣采用空物質(zhì)材料模型(MAT_NULL)和線性多項(xiàng)式狀態(tài)方程(EOS_LINEAR_POLYNOMIAL),密度取為1.293×10-3g/cm3。鋼箱采用Johnson-Cook材料模型和GRUNEISEN狀態(tài)方程,該模型可描述金屬材料的大變形、高應(yīng)變率及溫度效應(yīng)等[18-19],鋼材料模型及狀態(tài)方程參數(shù)見(jiàn)表1。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]地下建筑內(nèi)爆炸沖擊波荷載分布規(guī)律研究[J]. 鄔玉斌,田宇隆,張斌.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(09)
[2]艙內(nèi)爆炸沖擊載荷特性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 侯海量,朱錫,李偉,梅志遠(yuǎn).  船舶力學(xué). 2010(08)



本文編號(hào)：3509751