水下爆炸载荷作用下聚脲材料对钢结构防护效果研究

针对聚脲材料对钢结构的防护与材料动态力学性能之间的关系进行研究。通过动态拉伸试验发现,应变率在600 s–1到1 500 s–1范围内,粘性-超弹性模型更适合描述高应变率下聚脲的非线性和速率相关的应力-应变行为,并且在此过程中材料可以吸收和消耗大量的能量。并对具有不同涂层位置和厚度的钢板-聚脲复合结构板进行水下抗爆炸冲击试验,结果表明相对于单一的钢结构,具有聚脲涂层的复合板能够有效减少冲击后钢板的毁伤变形程度,且聚脲涂层的位置和厚度的变化对爆炸后钢板变形量有着重要影响。根据材料的动态力学特性试验和水下爆炸试验的结果可知,聚脲能够用于增强防护结构、提供良好的抗爆防冲击性能,与材料自身的非线性力学行为有重要关系。

水下爆炸载荷下固支方板的动态毁伤模式

水下爆炸产生的冲击波是造成水面舰船毁伤的重要原因,研究水下爆炸载荷作用下舰船结构的动态响应和毁伤模式,对提高舰船自身生存能力有着重要的意义。通过对水下爆炸载荷作用下固支方板形变过程中平板边界和中心处的应变变化进行理论分析,并结合有限元仿真方法对不同爆距下受到水下爆炸载荷作用的固支方板动态毁伤进行研究,发现固支方板的破裂方式与爆距有着紧密关系:对于水下爆炸中远场,冲击波几乎同时到达固支方板的中心处和边界处,此时固支方板通常是边界处破裂;只有在近场甚至接触爆炸情况下,爆炸冲击载荷率先到达方板中心处,固支方板才可能出现中心处率先破裂的情况。研究结果证明了固支方板临界破裂压力与平板自身几何尺寸和炸药距离平板的距离有着直接关系。

一种基于PDV的近场冲击波高压测量技术

对于空中爆炸而言,其爆炸近区呈现高温、高压、多干扰源特征且多存在破片、射流、爆轰产物气体、次生飞片等毁伤源,常用的电测原理传感器在爆炸冲击波各参数的精确测量方面具有很大难度。通过研究爆炸流场中飞片周围压力场,分析诱导冲击波等因素影响,利用飞片速度与所受冲击波压力的数学关系,得到一初步的飞片前方压力计算公式。在理论分析基础上,利用光子多普勒速度测量技术(PDV),设计出可获得空中爆炸近场压力时程的飞片式PDV压力传感器,主要包括飞片、飞片支撑机构、定位圆筒和PDV探头4部分,并对所获结果数据从数据处理、有效时间和实际意义等方面进行分析。这一光测技术是弹药爆炸高压威力场测量的一种积极尝试。