关于多层混凝土介质内爆炸相似模型的分析（爆炸力学论文）㊣精品文档值得下载

弹坑口部直径比约为∶，环形裂纹直径比为∶，最大爆如表所示。

表原型和缩比模型毁伤效应参量关系根据表中原型和缩比模型体系内的鼓包位移及速度关系，可知时间满足过数值模拟检验相似模型的正确性，并分析装药深度和缩尺比例对相似性的影响。

内爆相似性数值模拟计算模型及材料参数多层混凝土介质由厚混凝土厚碎石层和厚压实土层组成，如图所示。

其中混凝土面层由边长为的正方形中心靶及宽度为的边界靶组成，中心靶和边界靶存在的间隙。

装药为炸药，位于靶板中心位置，并用压实土填充炮孔。

考虑到结构的对称性，建立模型，数值模拟采用多物质材料与结构相耦合的算径最大爆腔半径和弹坑深度两次测量平均值如表所示，原型装药深度为时，没有形成漏斗坑，由于计算模型的压实土层厚度不够，无法测量弹坑深度。

从表中可以看出，原型和缩比模型的弹坑口部半径有效毁伤半径和弹坑深度的相似比差别不大，均在∶∶，而不同炸点深度下的爆腔相似比差别较大，主要原因是网格数量较少引起的介质流动界面的误差。

由此可见原型和缩比模型的毁伤效应参量满足∶的几何相似性。

表不同装药深度下的毁伤效应参量缩尺比例对相似性影响分析分别进行缩尺比例为和的缩比模型内爆炸毁伤仿真，分析不同缩尺比例下的内爆炸毁伤效应参量是否关于多层混凝土介质内爆炸相似模型的分析爆炸力学论文中原型和缩比模型体系内的鼓包位移及速度关系，可知时间满足过数值模拟检验相似模型的正确性，并分析装药深度和缩尺比例对相似性的影响。

内爆相似性数值模拟计算模型及材料参数多层混凝土介质由厚混凝土厚碎石层和厚压实土层组成，如图所示。

其中混凝土面层由边长为的正方形中心靶及宽度为的边界靶组成，中心靶和边界靶存在的间隙。

装药为炸药，位于靶板中心位置，并用压实土填充炮孔。

考虑到结构的对称性，建立模型，数值模拟采用多物质材料与结构相耦合的算法，其中面层混凝土采用单点积分面法研究弹箭与制导学报，黄寒砚，王正明基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取航空学报，谢述春，姜春兰，王在成，卢广照多层混凝土介质内爆炸相似性分析兵工学报，基金国家专项项目年国家自然科学基金项目。

图计算模型式中为爆轰产物压力和为表征炸药爆轰特征的常数为初始比内能为相对比容。

炸药材料参数如表所示。

表炸药材料参数混凝土采用模型，其主要特点是把动态脆性破裂过程看作拉伸损伤的累积，材料的压缩响应看作理想弹塑性。

通过用户自定义模型材料接口将模型嵌入中，混凝土材料模型参数如表几何相似性。

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性进行数值模拟和试验研究。

得出结论如下适当的缩尺比例下，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性，原型和缩比模型的鼓包隆起高度和速度服从相似规律。

在边界约束条件相同时，含铝炸药在原型和缩比模型内爆炸毁伤破坏现象相同，毁伤效应参量符合相似性，除最大爆腔半径外，毁伤特征参量归化后与原型的误差均在以内。

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表毁伤效应参量的对比注为弹坑口部直径，为环向裂纹直径。

通过对比可知，炸药毁伤的原型与缩比模型弹坑口部直径比约为∶，环形裂纹直径比为∶，最大爆腔半径比为∶，实际弹坑深度比为∶，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，在不同时刻处的鼓包隆起高度和速度，分别如图和图所示，其中原型，缩比模型图鼓包隆起高度时间曲线图鼓包隆起平均速度时间曲线从图中可以看出，和海萨尔炸药在相似时间处的鼓包隆起高度近似满足，其中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，海萨尔炸药的最大误差为从图中可以看出，原型和模型体系中的速度近似满足，其中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，原型与缩比模抗线为同量级时，即最小抵抗线超过时需考虑重力影响。

等分析了双层混凝土介质中的爆炸相似律，得到考虑重力时模型律的两种方法惯性加速度法采用离心机实现和等效材料法材料强度进行缩比。

岳松林等推导了岩石内爆炸成坑相似律，阐述了地下深埋爆炸效应的模型试验方法，随后徐小辉等给出了模型试验等效材料的相似条件。

杨亚东等和等分析了缩比系数对密闭空间内爆炸相似律的影响。

等基于相似理论建立了土壤爆破弹坑参数的无量纲经验公式。

荆松吉等采用有限元分析软件分析了多层混凝土介质的爆炸相似律，分析表明多层混凝土介质中存在相似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。

毁伤效应参量相似性分析和海萨尔炸药的爆炸毁伤效果如图所示。

从图中可以看出，由于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，径向扩展裂纹均为条，裂纹扩展方向也模型律工程爆破，谈庆明量纲分析合肥中国科学技术大学出版社，岳松林，邱艳宇，范鹏贤，等岩石中爆炸成坑效应的模型试验方法及对比分析岩石力学与工程学报，徐小辉，邱艳宇，王明洋，等大当量地下浅埋爆炸真空室模拟相似材料研究岩石力学与工程学报，杨亚东，李向东，王晓鸣，等密闭空间内爆炸缩比相似模型研究振动与冲击，荆松吉，卢芳云，张震宇，等混凝土复合介质内爆炸毁伤效应的模化方法研究弹箭与制导学报，黄寒砚，王正明基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取航空学报，谢述春，姜春兰，王在成，卢广照多层混凝土介质内爆炸相似性分析兵工学报关于多层混凝土介质内爆炸相似模型的分析爆炸力学论文型的隆起过程符合相似规律。

毁伤效应参量相似性分析和海萨尔炸药的爆炸毁伤效果如图所示。

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。

图爆炸毁伤效果图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所爆炸相似理论模型。

在理论分析基础上，利用软件进行了不同装药深度和缩尺比例下原型和缩比模型的内爆炸数值仿真，并采用梯恩梯和含铝炸药进行原型和缩尺比例为的缩比模型内爆炸相似性验证试验。

通过仿真和试验分析了装药深度及铝粉的次反应释能对毁伤效应参量介质抛掷速度和位移相似性的影响，揭示了缩尺比例对内爆炸毁伤效应参量的影响，论证了模型试验的可行性。

所得结论可为多层混凝土介质内爆炸缩比模型试验设计提供参考依据。

图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，得到和海萨尔炸药爆炸毁伤缩比模型和原型误差均在以内，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，试验中材料的力学性能也不可能完全相同，会存在定离散，造成试验结果存在定误差。

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性。

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性进行数值模拟和试验研究。

得出结论如下适当的缩尺比例下，律，但缩尺比例过大时，会通过面效应影响原型与缩比模型的相似性。

上述文献主要是基于相似理论分析混凝土土复合介质结构内爆炸相似律，对多层混凝土介质内爆炸相似律的研究较少。

基于量纲分析法和数值模拟的混凝土内爆炸相似律分析都是将混凝土看成均质材料，需要通过考虑骨料的内爆炸试验对相似律进行验证。

此外，由于含铝炸药具有高爆热高爆容和释能时间长的优点，广泛应用于航空武器弹药，而含铝炸药中铝粉与爆轰产物的次反应表现出非理想性，在多层混凝土介质内爆炸毁伤是否满足相似律，需要相关研究验证。

本文利用量纲理论导出多层混凝土介质内爆炸毁伤相似律，建立内相同。

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。

图爆炸毁伤效果图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所示。

关于混凝土或混凝土土介质在爆炸载荷作用下的成坑相似律，部分学者通过相似理论建立了相似准则。

分析了混凝土土复合介质内爆炸毁伤效应的关键影响因素，基于量纲分析法建立了相似模型。