不同真空度条件下爆炸焊接引起的振动特性

为探究不同真空度条件下爆炸焊接引起的振动特性,在5kg TNT当量球形真空爆炸容器中开展铝钢爆炸焊接实验,使用Nubox-8016振动测试仪测试了0,-30,-60,-90 k Pa 4组真空度条件下爆炸焊接过程产生的振动信号,并对容器顶部和距容器中心3m地面处的振动信号进行了时域和频域的分析。结果表明:容器顶部和地面测点的振动速度峰值均随容器内真空压力的升高而逐渐降低,容器结构的频率分布特征与爆炸载荷的大小没有明显关系,由爆炸容器内外气压差产生的预应力对容器结构的影响可以忽略不计。

火工分离螺母作动噪声的预示和解耦

火工分离装置在水下武器应用中,可能会由于其作动噪声过大的问题给目标带来暴露的风险。利用有限元+边界元的数值计算方法,建立了火工分离螺母作动噪声的仿真预示模型,展示了分离过程中瞬态辐射噪声的传播过程,分析了火工分离螺母作动噪声的来源和产生机理,结合试验和仿真模型计算了各声源的辐射声功率,对噪声源进行了定量解耦。研究结果表明,在10~6000 Hz的频段内,内套筒撞击的贡献量约为50%,螺母瓣撞击的贡献量约为23%,燃烧噪声的贡献量不到1%,但是在低于400 Hz的低频段内,燃烧噪声的贡献较大,约为22%,仿真结果与试验测试结果一致性较好。

不同类型线性切割索爆炸切割有机玻璃的损伤特性分析

为了探究不同类型线性切割索切割有机玻璃(PMMA)的损伤特性,通过数值模拟的方式对微爆索、楔形聚能切割索、圆弧聚能切割索3种类型切割索爆炸切割PMMA板过程中的应力分布和损伤特性进行了分析。结果表明:切割索的切割损伤为复合损伤,表面有射流或爆破形成的切割槽或破碎槽,背面有严重的反射应力波拉伸层裂损伤。微爆索切割PMMA的冲击破碎区深度为2.6 mm,宽度为2.4 mm。楔形聚能切割索形成的裂缝断裂深度为3.8 mm,最大宽度为4.0 mm。圆弧聚能切割索侵彻深度为3.2 mm,宽度为3.0 mm。楔形聚能切割索的切割效果最佳,其次是圆弧聚能切割索,最后是微爆索。

基于FLUENT的燃气发生器热流特性研究

为研究燃气发生器作用过程内部温度分布及滤网降温作用原理,基于Ansys Fluent软件对4种不同结构燃气发生器内部气体温度分布情况进行仿真分析,选用Standard k-ε模型模拟气体流动,以多孔介质模型模拟滤网,得到4组仿真结果。结果表明:侧排式结构能延长气体流动路径,增加气体与内壁热交换;滤网可通过热交换降低气体温度,同时阻碍传质、延长气体与内壁接触时间,从而实现在限定时间内延缓出口温度上升。本研究为进一步优化燃气发生器降温结构设计提供参考。

火工驱动开盖装置研究

针对预置武器开盖发射采用传统电机驱动开盖技术响应慢的缺点,设计了一种火工驱动开盖装置,对其装药结构进行了设计及校核,并开展了开盖过程的动力学仿真及试验研究。结果表明:火工驱动开盖装置可快速打开发射筒盖,输出推力为20000 N,动作时间小于1 s,动力学仿真预示了筒盖展开过程,与试验结果一致。该开盖系统输出推力大,动作速度快,可实现装备的预先锁定与快速开舱功能。

钢纤维增强钢铝复合板爆炸焊接结合界面研究

为探究正交分布钢纤维增强钢铝复合板爆轰参数对焊接质量的影响,采用光滑粒子动力学方法(SPH)研究了钢纤维的加入对爆炸焊接窗口下限的影响,并再现了爆炸焊接金属间化合物出现且被阻挡的过程。根据模拟结果进行了爆炸焊接试验,并通过金相分析对焊接质量进行了验证。结果表明:钢纤维的加入使得所需爆炸速度提高14%,爆炸焊接窗口下限提高1.2°;射流粒子被钢纤维阻止持续作用于基板和覆板表面,导致大量的高温射流粒子积聚在纤维单侧,促使钢纤维单侧形成了高温高压高应变率的环境并产生缺陷,形成了脆性金属间化合物,从而出现裂纹、孔洞和气孔等缺陷,其中试验结果与模拟的粒子分布密度相吻合;金相分析表明钢纤维增强钢铝复合板界面存在明显的小波纹状,整体焊接质量良好。

一种高温高压井用小直径切割器设计及性能研究

针对高温高压小水眼油气井下管柱切割问题,设计了一种外径为Φ36 mm的小直径切割器,首次采用切割器两端同时起爆方式对钻杆进行切割,对其作用过程进行了仿真,并通过地面试验和井下试验对切割器的切割效果进行了验证。结果表明:该切割器能够在压力为95 MPa、温度为160℃的井下进行切割作业,实现对水眼大于等于Φ41 mm的多种规格钻杆的切割,且一次性切断钻杆,切割后切割装置接头无粘连、翻边小。本研究可为工程测井和油气资源的深层勘探开发提供技术支持。

高热值低热冲击热电池加热剂研究

为研发高热值、低热冲击的热电池加热剂,对不同类型活性铁粉的微观形貌、粒度分布、比表面积等进行表征分析,并对不同配方加热剂的成形性、可燃性、热值和燃烧温度等进行了测试。研究结果表明:活性铁粉的微观形貌和特性对加热剂的成形性和可燃性影响较大,珊瑚簇状的活性铁粉制备的加热剂成形性和可燃性最好,制备成的高热值加热剂燃烧时热冲击较小;同时,通过提高高氯酸钾的占比或在其中加入一定量的铝粉,可在热冲击无明显增大的情况下,大幅提高加热剂的热值。本研究有望为高比能量热电池产品的设计开发提供重要参考和指导意义。

针刺式无污染型爆炸螺栓分离特性及机理研究

为了研究针刺式无污染型爆炸螺栓分离特性及机理,采用LS-DYNA软件的ALE流固耦合算法对爆炸螺栓在不同装药量下的分离机理和分离特性开展数值模拟研究,并通过试验对爆炸螺栓分离性能进行验证。数值模拟计算结果表明,在延期雷管端面设计更大直径的装药能够增加爆炸压力波作用在剪切块上的时间,同时增大爆轰产物气体膨胀与分离结构的有效作用面积,提高爆炸螺栓的分离能力;爆炸螺栓分离速度随着装药量增加先增大后减小,当装药量超过极限装药量时,爆轰波将导致内部结构破坏,产生多余的破片和气体泄漏。验证试验表明0.251g装药量的爆炸螺栓能够可靠分离,满足设计要求,分离后的最大径向尺寸与数值模拟计算结果最大误差不超过3%。

1060-T2-Q235爆炸焊接试验及数值模拟

为改善铝-钢爆炸焊接复合板的结合质量,以T2纯铜作为中间层、Q235钢作为基板、1060铝作为复板进行了爆炸焊接试验,通过金相显微镜观察复合板界面形貌并通过拉伸试验测试其力学性能;采用ANSYS/AUTODYN软件对爆炸焊接过程进行数值模拟。试验结果表明:1060-T2与T2-Q235界面均呈波状结合;T2铜中间层的引入减少了复合板结合界面的孔洞、裂纹等微观缺陷;1060-T2-Q235爆炸焊接系统的复板动能利用率较1060-Q235系统提高了3.01%;1060-T2-Q235复合板抗拉强度为319.2MPa,满足抗拉强度要求。数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性。

焊接参数对不锈钢/铜爆炸焊接影响的数值模拟

为了研究基复板间距和装药质量比对不锈钢/铜爆炸焊接质量的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件中的ALE算法,对装药质量比分别为1.5和2.5,基复板间距分别为0.075,0.150,0.300,0.450 cm时的不锈钢/铜爆炸焊接过程进行了数值模拟,计算了爆炸焊接窗口,分析了爆炸焊接过程中碰撞压力、竖向位移、碰撞速度及塑性变形等动态参数,并采用二维SPH算法对不同间距和装药质量比条件下的结合界面进行了模拟。结果表明:2种装药质量比和4种基复板间距下不锈钢/铜均能成功焊接;适当增大基复板间距并提高装药质量比,可以有效提升碰撞速度,增大结合界面波形,从而提升不锈钢/铜焊接质量。

高钝感半导体桥安全性能研究

为使半导体桥(SCB)火工品满足2A4W 5min不发火的钝感要求,通过在SCB上集成负温度系数(NTC)热敏电阻,设计制作了一种高钝感半导体桥火工品(NTC-SCB)。采用仿真与试验相结合的方式,对其恒流激励下的安全性能进行研究,并验证其在不同电容激励下的发火性能。结果表明:恒流输入2A 4W时,通电50 s后NTC-SCB达到热平衡状态,此时NTC热敏电阻的分流为65%,桥区温度为208℃,较未集成热敏电阻的SCB降低68%;5 min试验结束后,NTC-SCB未出现意外发火、桥区熔断现象;经安全电流测试的NTC-SCB在47μF 30 V、47μF 50 V电容激励下均可靠发火。

一种平面射孔技术用射孔弹侵彻性能研究

为研究89型平面射孔弹药型罩和壳体内腔结构对其侵彻性能的影响,设计了4种不同结构的平面射孔弹,对其形成射流的速度、形态和穿孔效果进行了仿真,优选出最佳设计方案研制成89型平面射孔弹,并对其装枪后的侵彻性能和抗爆性能进行了试验验证。结果表明:多曲线变壁厚结构药型罩与弧面平顶壳体内腔结构为89型平面射孔弹的最优设计方案。该方案射孔弹形成的射流头部速度高、连续性好,且射流拉伸长、罩体质量利用率高、穿孔效果好。该方案射孔弹装枪侵彻钢靶平均穿深为108.0 mm,平均穿孔孔径为6.57 mm;射孔后射孔枪胀径小,套管完好、无胀径和裂纹,套管孔眼平均孔径为6.45 mm,一致性为98.45%。

碳钢-不锈钢水下爆炸焊接的试验研究

为探究中间水层厚度及炸药厚度对Q235R碳钢-304不锈钢水下爆炸焊接质量的影响,设计了不同工艺条件下的水下爆炸焊接试验,测试了焊接过程中基复板的结合速度和结合压力,并对复合板结合界面波形和力学性能进行了检测。结果表明:水下爆炸焊接由于对基复板进行了抽真空处理可以采用高爆速炸药;当中间水层厚度一定时,增加炸药厚度反而导致复合板力学性能下降;当炸药厚度一定时,随着中间水层厚度增大,结合压力减小,导致结合界面波形的波长和振幅均增大,复合板力学性能下降。

拔销器作用过程的仿真研究

针对活塞式拔销器,建立了其内弹道模型,利用MATLAB软件数值模拟了装置整体作用过程,并与试验结果进行对比。结果表明内弹道模型仿真结果和试验结果基本一致,均可反映活塞式拔销器的运动特性。采用仿真模型分析各参数变化对拔销器性能的影响。结果表明活塞质量对拔销器运动的峰值速度影响最大,装药量、火药力和初始容积对峰值压力影响较大。

装药长度对切割弹切割性能的影响

以Q235钢板为实验材料,通过改变枪发切割弹弹内装药长度研究弹内的压强、燃烧速率、喷嘴流速及侵蚀效应的有无,进而研究其对切割效果的影响。结果表明,对于本配方切割剂,装药长度较小时,切割时间短,不利于切割操作;装药长度为80mm左右时切割弹工作时间达到4.5s,并可切割透20mm厚钢板;随着装药长度的增加,弹内发生侵蚀效应,破坏切割弹工作原理,切割效果较差。

电火工品发火过程的无损耗检测方法

提出一种电火工品无损耗检测的方法,以便在电火工品的可靠性试验中对产品的性能给出准确的判据。采用感应线圈作为非接触式发火电流的检测装置,实现了对电火工品发火电流的无损耗取样,同时采用大规模集成电路,实现了电火工品发火过程中微秒级瞬态信号的采集、存储与处理,为可靠性试验提供了一种在线的无损耗实时检测系统,可以对电火工品的发火全过程进行检测。

拔销器的小型化设计

介绍了一种拔销器的设计,从结构和装药设计实现拔销器小型化,对装药和回缩力进行了估算,用冗余试验验证产品设计及装药可靠性,结果表明发火与输出可靠度R>0.9953(置信度0.90)。

复合射孔器压裂能力评价方法的探讨

为评价复合射孔器的作用效果,根据在相同靶体、试验条件下复合射孔器的压裂能力决定作用效果,探讨采用压裂能力指标评价复合射孔器性能的方法。通过对复合射孔器测试技术、复合射孔作用过程、裂缝形成机理和储层对复合射孔器性能的要求等方面进行研究,得到在实验室条件下可以用复合射孔器产生高能气体的有效压力、有效作用时间来评价复合射孔器性能的结论,为建立一套完整的复合射孔器评价体系打下基础。

线性成型装药起爆方式的比较

通过实验研究了起爆方式对线性成型装药切割效果的影响。线性成型装药金属罩的压垮是复杂的三维过程;起爆方式不同,药型罩压垮方式和形成射流的方式也不同。端面起爆引发滑移爆轰波的作用;棱上中心点起爆,在起爆点附近呈球面爆轰波作用,更远处可认为是滑移爆轰波的作用。理论分析表明:在相同装药条件下,棱上点起爆比端面起爆的切割深度大;若装药长度足够长,装药在棱上点起爆时的切割长度应大于端面起爆时的切割长度。提出采用棱上多点起爆,切割效果可能会更好。