基于结构响应的舱室内爆TNT等效方法

[目的]旨在揭示爆轰产物后燃烧效应对封闭空间中爆炸载荷的影响规律。[方法]通过往封闭舱室中充入氮气来抑制爆轰产物燃烧,开展在空气和氮气两种不同气体环境下封闭舱室内TNT爆炸响应试验,记录温度、压力变化历程和靶板中心点残余挠度,建立基于无量纲载荷参数的靶板变形与炸药释放能量之间的关系,并提出考虑后燃烧效应的封闭空间TNT等效方法。[结果]结果发现,由于爆轰产物燃烧能量释放量不同,在氮气环境中,封闭空间内爆炸压力、温度和靶板动态响应明显低于空气环境。内爆载荷分析需计入TNT爆炸产物燃烧释放的能量及其增强效应。[结论]与现有基于准静态压力的TNT当量计算方法进行的比较表明,所提基于结构响应的舱室内爆TNT等效方法具有合理性和良好的适用性。

液态CO_2相变致裂的TNT当量研究

为确定液态CO2相变致裂爆破影响半径,进而确定合理的装药量和布孔参数,需要研究液态CO2相变致裂的TNT当量。通过分析液态CO2相变致裂原理,选取压缩气体与水蒸气容器爆破模型进行TNT当量计算,然后利用动力分析软件ANSYS_LS-DYNA3D模拟TNT在混凝土试块中的爆炸,分析应力分布情况,并将所得结果与液态CO2相变致裂试验结果对比。研究结果表明:液态CO2相变致裂设备中,F57L型储液管和SD390型定压泄能片单次致裂产生的能量与277 g TNT所具有的能量相当;液态CO2相变致裂试验的破碎分形维数D为2.83,TNT数值模拟的破碎分形维数D为2.41,相对误差约为14.84%,满足工程应用的需要。

岩石乳化炸药TNT当量系数的试验研究

为了研究岩石乳化炸药的TNT当量系数,采用试验与数值模拟相结合的方法,研究了岩石乳化炸药在空气中自由场和通道外爆炸时的TNT当量系数。根据试验结果,得到了两种情况下爆炸冲击波压力峰值与比例距离的关系曲线,确定了在空气中自由场和通道外爆炸时岩石乳化炸药的等压力TNT当量系数分别为0.609和0.582.在此基础上,将岩石乳化炸药换算成TNT对两种试验进行了数值模拟,得到的压力时程曲线与试验结果基本吻合,表明文中确定岩石乳化炸药TNT当量系数的方法是可行的,其结果对于岩石乳化炸药爆冲击波参数的计算具有参考价值。

自制炸药的冲击波超压测试及TNT当量估算

为评估典型自制炸药的威力,采用无线存储测试仪测量了一定质量的雷药、三过氧化三丙酮(TATP)、六亚甲基三过氧化二胺(HMTD)、高氯酸钾/铝及硝酸铵/铝5种自制炸药爆炸后不同距离处的冲击波超压及衰减规律。运用非线性显式动力学软件AUTODYN建立了TNT炸药-土壤-空气域有限元模型,用流固耦合算法计算了不同质量TNT的超压场,获得了距离爆心38、58和78cm处TNT炸药质量-超压曲线,依据该曲线计算了自制炸药的TNT当量。结果表明,TATP、HMTD的TNT当量系数计算结果与文献值基本一致,相对误差在2%以内。

超压测试方法对炸药TNT当量计算结果的影响

用地面和空中冲击波超压测试系统测定了TNT和B炸药爆炸的马赫反射波超压和入射冲击波超压,计算得到不同测试条件下TNT爆炸冲击波超压的经验公式和B炸药的TNT当量。结果表明,马赫反射波超压大于入射冲击波超压,马赫反射波超压与入射冲击波超压比值随实验中对比距离的增加而增加。由马赫反射波超压和入射冲击波超压计算得到的B炸药TNT当量比分别为1.40和1.32。认为以空中入射冲击波超压测试结果计算得到的TNT当量更真实。

岩石型乳化炸药的TNT当量

通过2．4kg、15kg、42kg量级的TNT和岩石型乳化炸药空中爆炸实验，利用曲线拟合法，得出了与实验结果吻合较好的TNT、岩石型乳化炸药空中爆炸的压力表达式，并求出了压力在10kPa～1000kPa时，该乳化炸药的TNT当量与对比距离的关系，在这个压力范围内，岩石型乳化炸药的TNT当量的平均值是0．708。

TNT当量法预测某石化设备爆炸后果评价

以烃化反应器为模拟发生泄漏事故源,泄漏的物料形成爆炸性气体,发生爆炸事故,采用TNT当量法预测爆炸事故后果,通过公式,计算出因爆炸冲击波导致肺出血而引起死亡的概第为0.5 的半径。

高能推进剂TNT当量的计算研究

由于硝胺炸药本身具有较高的机械感度和冲击波感度,因此现代高能推进剂的安全性受到关注,为了对其安全性进行评估,有必要研究计算NEPE高能推进剂的TNT当量。该文选取由实际爆炸输出来确定爆炸物TNT当量的方法来进行NEPE高能推进剂TNT当量的计算研究。通过10kgTNT炸药和NEPE高能推进剂空中爆炸实验,运用最小二乘原理,利用曲线拟合法,得到了与实验结果吻合较好的TNT炸药、NEPE高能推进剂空中爆炸的仿真压力表达式。求出了压力在0.006MPa^0.500 MPa时,NEPE高能推进剂的TNT当量与对比距离的关系。根据仿真结果,在0.006MPa^0.500 MPa压力范围内,NEPE高能推进剂的TNT当量为1.26。

一次引爆型燃料-空气炸药的爆炸超压场及TNT比当量

介绍了爆炸超压场的测试方法,给出了几种一次引爆型燃料-空气炸药和对应高能炸药爆炸超压场超压峰值的试验结果并进行了比较;进一步计算了一次引爆型燃料—空气炸药的TNT比当量。

基于爆炸现场破坏分析的TNT当量快速估算方法研究

综合多年一线反恐经验,针对自制爆炸装置的TNT当量估算展开研究。一方面,根据现场勘查得到的冲击波超压对人体的杀伤程度,并参考炸点位置和地质强度,计算得到爆炸物的TNT当量;另一方面,分析了在不同环境下(空气中、软性地面、硬性地面)爆炸后形成的冲击波超压△pm的计算公式,同时结合冲击波对现场的破坏程度,计算得到爆炸装置的TNT当量。最后,可由TNT当量以及现场判定的炸药类型换算得到自制爆炸装置的装药质量。该方法成功地在多次案例分析中得以运用推广。研究成果对于勘察已爆现场、侦破涉爆案件、指导公安反恐防爆工作具有重大意义。

新型发射药爆炸TNT当量系数的实验研究

TNT当量系数是危险品工程抗爆设计和安全距离确定的重要依据。为确定H1和H2两种新型高能发射药的TNT当量系数,分别开展了10 kg TNT和新型发射药的空气自由场静爆实验。基于修正的当量系数计算方法和测量得到的不同爆心距离处冲击波超压时程曲线,确定了不同比例距离处两种高能发射药的超压和比冲量TNT当量系数。研究结果表明,发射药爆炸产生的冲击波传播规律与TNT炸药爆炸产生的冲击波传播规律相同,符合爆炸相似律,相同质量发射药爆炸产生的冲击波超压和比冲量都显著高于TNT的。随着比例距离的增大,H1的超压当量系数先增大后减小,最大值为1.34;H2的超压当量系数逐渐减小,最大值为1.26。两种新型发射药的比冲量TNT当量系数均随比例距离的增大先减小后增大,H2的比冲量TNT当量系数大于H1的,最大值为1.38。本文中修正的计算方法能更准确计算被试样品的TNT当量系数,实验结果可为提高抗爆结构安全性设计提供参考。

固体复合推进剂TNT当量计算及其可视化软件开发

利用最小自由能法,编制Matlab程序计算了不同配比固体复合推进剂的C-J爆轰平衡产物,计算固体复合推进剂的TNT当量避免多次实验。分析结果表明:相同质量的固体复合推进剂铝粉质量分数高的爆热值高,对环境的热毁伤大;增加组分中固体炸药的质量分数将提高爆炸性能。

TNT炸药爆炸场中三波点轨迹的数值模拟研究

预测三波点的位置以及三波点的变化规律,对于准确评估大当量炸药或战斗部的威力有着重大的意义.本文基于AUTODYN有限元分析软件,利用数值模拟的方法对爆炸场中的三波点轨迹进行了研究,经初步分析表明,在爆炸场中,爆炸冲击波总是以炸药为中心向周围扩散,三波点高度轨迹均保持不断升高的趋势.在中场时(爆心距4 m~7 m)无论改变TNT的当量、爆炸高度还是起爆点位置,三波点高度的增速都较为缓慢,而在远场时(爆心距>7 m)增速相对较快.当炸药爆炸高度不变时,改变炸药当量,当量越小,在同一测点处的三波点越高.当炸药当量不变时,改变爆炸高度,爆炸高度越小,在同一测点处的三波点越高.在中场时起爆点位置的改变对于三波点轨迹的影响不大,在远场时起爆点位置越高,则三波点轨迹的增速越快.

基于优化TNT当量法的LPG储罐爆炸冲击波超压预测

为了提高化工储罐爆炸冲击波超压预测科学性、准确性,采用TNT当量法、TNO多能法和Baker-Strehlow模型进行典型LPG储罐爆炸冲击波超压预测,分析了3种模型预测结果差异与偏差原因;根据储罐区空间布局和LPG爆炸极限范围修正了实际参与爆炸物质的TNT当量取值,并建立LPG储罐爆炸ANSYS数值模型进行验证。结果表明:在本文LPG储罐区爆炸场景中,修正后实际参与爆炸LPG的TNT当量取值为5130.25 kg;在此基础上TNT当量法预测偏差均远小于3种爆炸冲击波超压经验模型,预测中远场及远场超压时偏差基本在10%以下,一定程度上减小了经验模型预测误差,实现爆炸冲击波超压科学预测。研究结果可为化工聚集区爆炸事故防控、安全防护工程建设提供参考。

TATP空中爆炸冲击波传播规律的试验研究

为研究三过氧化三丙酮(TATP)在空中的爆炸冲击波传播规律,使用拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对自制TATP进行了结构检测;而后利用冲击波测试系统测试了TATP在空中的爆炸冲击波参数,分析了峰值超压、正压作用时间、比冲量及冲击波速度随比例距离的变化规律;拟合了TATP的峰值超压、正压作用时间、冲量经验公式,计算了TATP的TNT当量。结果表明,TATP的峰值超压、比冲量随比例距离不断降低,衰减幅度也随比例距离减小,二者实测值平均为TNT的0.87倍与0.73倍,使用超压换算TATP的TNT当量为75.39%;正压作用时间受装药质量与装药距离的双重影响,装药质量与距离越大,正压作用时间越长;TATP与TNT正压作用时间随比例距离的平均上升速率分别为0.066和0.100,在近场TATP正压作用时间大于TNT,而当比例距离大于3.646 m/kg 1/3时,其正压作用时间逐渐小于TNT。表明TATP空中爆炸冲击波参数满足爆炸相似律,拟合所得经验公式适用于TATP爆炸威力评估及理论计算。

普通话噪声接受度追踪测试材料的开发与等价性评估

目的开发普通话噪声接受度追踪(tracking of noise tolerance,TNT)测试材料并进行等价性评估。方法开发6组易于普通大众理解的言语材料(主题分别为日常生活、娱乐、家庭、节日、户外和学校);选取21例听力正常人分别进行6组测试材料的4分钟TNT测试,分别计算获得31~240 s、31~120 s、151~240 s三个时间窗的可容忍噪声水平(tolerable noise level,TNL)和TNT分数。结果听力正常个体间TNL值存在差异(F=43.611,P<0.05)。6组测试材料的标准化(z-scored)分数在三个时间窗内均有统计学差异(P<0.05),事后比较发现,所有的显著性差异结果都涉及家庭和/或日常生活主题。结论本研究开发的娱乐、节日、户外和学校的主题测试材料可作为普通话TNT测试的正式测试材料,可应用于实验研究和临床测试。

真空自耗电弧炉防爆设计与安全生产研究

真空自耗电弧炉是钛及钛合金制备的主要设备,但在熔炼过程中存在严重的爆炸风险。该文对钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸机理进行研究,简要分析引发爆炸的几种情况,通过对爆炸威力的计算,研究包括水冷结晶器、真空熔炼室、X-Y调节机构等在内的设备主体方面,以及包括防爆墙、泄爆口和防爆门等在内的设备基础方面的防爆设计,在操作系统中设置防爆预警,并针对防范重点提出相应的安全生产建议措施,避免熔炼爆炸事故的发生。

天然气储配站蒸汽云爆炸后果模型对比与分析

为提高天然气储配站对于蒸汽云爆炸的风险管控能力,以某储配站球罐区天然气泄漏场景为例,分别利用TNT当量法、TNO多能法、Baker-Strehlow法和CFD方法计算了不同监测点下的超压值,分析不同模型计算结果的差异性和差异原因;随后根据可燃气体爆炸极限和储罐空间布局,修正了实际可参与蒸汽云爆炸可燃气体的体积和质量,对近场超压值的计算结果进行了优化。结果表明,当距离大于200 m时,不同理论方法计算的超压值趋于相同;TNO多能法和Baker-Strehlow法根据爆炸场景选取的不同,在近场计算中存在超压值的高估或低估;推荐对于距离100 m及以上中远场,采用TNO多能法进行超压值的模糊预测;通过对比实际参与蒸汽云爆炸的可燃气体质量和泄漏速率核算的可燃气体质量,选取不同方法确定近场计算方法,以增加近场结果的可信度。

锅炉炉内汽水爆炸冲击波及爆炸效应评价研究

为合理地估算锅炉汽水爆炸冲击波的能量及破坏效应,首先对锅炉汽水爆炸的理论进行研究,主要包括锅炉汽水爆炸的过程与能量、TNT当量法、TNO多能法以及爆炸破坏评价准则,接着就某高温高压循环流化床锅炉水冷壁爆管引发炉内汽水爆炸事故进行计算分析,经计算,汽水爆炸总能量为150822.1 kJ,其中饱和蒸汽爆破能量占饱和水的比例α为10.5%,不能按照一般处理进行忽略;在TNT当量法中,汽水爆炸冲击波的峰值超压Δpmax=0.204 MPa,依据超压准则评价其破坏效应时,得到近场超压偏大的结论;在TNO多能法中,汽水爆炸的DN值为4.036×10~7 Pa2·s,依据超压-冲量准则评价其破坏效应与实际情况相符。TNT当量法容易高估近场处的超压,因此在估算锅炉炉内汽水爆炸破坏效应时,优先选用TNO多能法结合超压-冲量准则的方法,其结果更为准确。该研究成果对锅炉炉内汽水爆炸事故的预防、认定、诊断分析提供了理论计算依据和数据支撑,对锅炉实际工程项目中安全风险的辨识和评估有着重要的意义,同时为运行中降低炉内发生汽水爆炸的风险给出了运行管理建议。

天津港“8·12”特大火灾爆炸事故建筑物和人员损伤破坏情况及其爆炸威力分析

为定量评估天津港"8·12"特大火灾爆炸事故的灾害效应,文章对公开报道的事故资料进行了收集和梳理,基于质点震动速度、爆炸能量、爆炸成坑特征和建筑毁伤半径等4个关键参数,运用不同方法对爆炸灾害的威力效应(等效TNT当量)进行定量评估;并基于爆炸现场的人员和建筑物的毁伤情况,结合TNT当量比例距离和相关手册的计算方法,对灾害评估结果进行了验证。评估结果表明:通过3种不同方法计算的爆炸灾害等效TNT当量具有较好的一致性,推算此次爆炸的威力相当于500t TNT炸药。