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比内能 比内能公式

缩尺,原型,模型比内能 比内能公式

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

图9鼓包隆起过程(海萨尔炸药)

通过分析高速摄影机获得的各种工况鼓包运动过程,得到TNT和海萨尔炸药爆炸毁伤缩比模型和原型在不同时刻处的鼓包隆起高度和速度,分别如图10和图11所示,其中原型λ=1,缩比模型λ=1/2.

图10鼓包隆起高度-时间曲线

图11鼓包隆起平均速度-时间曲线

从图10中可以看出,TNT和海萨尔炸药在相似时间处的鼓包隆起高度近似满足Hp/Hm=2,其中TNT的缩比模型隆起高度除以缩尺比例后与原型的最大误差为8%,海萨尔炸药的最大误差为6%.从图11中可以看出,原型和模型体系中的速度近似满足vp/vm=1,其中TNT体系速度偏差较大的原因是因为缩比模型中有两边界约束较弱,应力波达到边界后没有反射,造成能量外泄,导致缩比模型的鼓包平均速度与原型相比较小。由此可以看出,在边界约束相同时,原型与缩比模型的隆起过程符合相似规律。

3.3毁伤效应参量相似分析

TNT和海萨尔炸药的爆炸毁伤效果如图12所示。从图12中可以看出,由于TNT爆炸毁伤试验的缩比模型靶标有两边界约束较弱,造成部分区域隆起高度较大,但缩比模型和原型的裂纹条数均为8条,扩展方向也大致相同,只是缩比模型由于边界效应导致裂纹宽度较大。海萨尔炸药的原型和缩比模型毁伤效果大致相同,均为成坑模式,径向扩展裂纹均为9条,裂纹扩展方向也相同。由此可以看出,边界约束相同时,原型和缩比模型的毁伤模式及裂纹扩展形态吻合较好。

图12爆炸毁伤效果图

TNT和海萨尔炸药毁伤原型和缩比模型后的毁伤效应参量如表8所示。

表8毁伤效应参量的对比

注:Dc为弹坑口部直径,Deff为环向裂纹直径。

通过对比可知,TNT炸药毁伤的原型与缩比模型弹坑口部直径比约为1∶0.35,环形裂纹直径比为1∶0.47,最大爆腔半径比为1∶0.52,实际弹坑深度比为1∶0.47.除弹坑口部直径外,缩比模型的毁伤参量(环向裂纹直径、最大爆腔半径和实际弹坑深度)除以缩尺比例后与原型的误差均在6%以内。弹坑口部直径偏差较大是因为靶板边界效应的影响,缩比模型在冲击波和爆轰气体的作用下,部分靶块隆起高度较大,导致面层混凝土崩落较少,弹坑口部直径较小,使弹坑口部的相似比偏差较大。

海萨尔炸药毁伤的原型与缩比模型毁伤模式相同,且原型和缩比模型边界约束相同,其弹坑口部直径比为1∶0.52,均无环向裂纹,最大爆腔半径比为1∶0.70,实际弹坑深度比为1∶0.54.除最大爆腔半径外,缩比模型的毁伤参量(弹坑口部直径和实际弹坑深度)除以缩尺比例后与原型的误差均在8%以内,最大爆腔半径相似比的误差较大的原因可能是因为混凝土层和碎石层的强度相差较大,在爆生气体的作用下,两层介质间出现了分层,使试验测量的爆腔半径包含层间间隙的长度,导致缩比模型的最大爆腔半径偏大。另外,由于靶板养护的差别,试验中材料的力学能也不可能完全相同,会存在一定离散,造成试验结果存在一定误差。因此在边界约束相同条件下,两种炸药的原型和缩比模型毁伤效应参量满足几何相似。

4、结论

本文通过建立多层混凝土介质内爆炸毁伤效应相似模型,并对内爆炸毁伤效应参量和毁伤形态的相似进行数值模拟和试验研究。得出结论如下:

1)适当的缩尺比例下,不同装药深度下原型和缩比模型的毁伤形态相同,毁伤效应参量(弹坑口部半径、有效毁伤半径、最大爆腔半径和弹坑深度)满足几何相似,原型和缩比模型的鼓包隆起高度和速度服从相似规律。

2)在边界约束条件相同时,含铝炸药在原型和缩比模型(λ=1/2)内爆炸毁伤破坏现象相同,毁伤效应参量符合相似,除最大爆腔半径外,毁伤特征参量归一化后与原型的误差均在8%以内。

3)随着缩尺比例的减小,缩比模型的毁伤形态与原型差异增大,毁伤效应参量与原型的偏离程度也逐渐增大,相似程度呈下降趋势。工程上可采用缩尺比例不小于1/4的缩比模型来预测原型的内爆炸毁伤效应。

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。

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