外界条件对中空结构物内爆冲击波的影响

在深水中工作的中空结构物承受巨大的静水压,突然被压溃时会发生内爆,产生冲击波,对周围结构造成损伤。针对内爆冲击波受静水压力、真空体积影响机理不清的问题,开展了光电倍增管水下内爆试验,验证了ABAQUS中CEL耦合计算方法满足光电倍增管内爆模拟精度的要求,并通过数值模拟分析了外界静水压、中空结构物的真空体积对内爆冲击波的影响规律。结果表明:随着静水压、真空体积的增加,冲击波压力峰值呈线性增加,且距离内爆中心越远,冲击波峰值增加越缓慢;冲击波脉宽随静水压力的增加基本保持不变,随真空半径的增加缓慢降低。

舱室模型内爆炸载荷下预制孔板的变形规律

为研究舱室模型内爆炸载荷下预制孔板的动态响应,实验验证舱室模型内偏置孔板和均匀孔板的变形规律,并与无孔板的变形规律对比,同时建立了一种模拟舱室的仿真模型,进行内爆炸载荷下的数值计算,分析典型测点内爆炸冲击波的分布,研究预制孔板的挠度变形规律。结果表明:预制孔板的局部强度减弱对挠度变形的增益大于泄爆效应的影响,内爆冲击波在舱室模型内部存在反射和汇聚现象,并在毫秒量级后期存在准静态特性,模拟结果与实验结果一致,同时预制孔板不同区域减薄率存在差异。研究结果可以为舱内爆炸冲击波-破片耦合损伤作用的机理分析提供依据。

光电倍增管殉爆防护装置设计与试验分析

光电倍增管(PMT)是中微子探测的核心部件,排列在深水环境中工作,承受高静水压力,若一只PMT破碎发生内爆,将会引发周围的PMT发生殉爆。针对PMT殉爆问题,设计了一种PMT殉爆防护装置,开展了带防护装置PMT的殉爆试验;在试验过程中完成带防护装置PMT内爆现象的图像采集、冲击波数据的测量,分析了带防护装置PMT的内爆机理。试验结果表明:引爆PMT破碎后防护装置坚持了约400 ms发生整体破坏,殉爆PMT未发生破坏。防护装置的破坏模式与PMT不同,破碎后成大块碎片,减小了水流内涌速度和内爆能量。带防护装置PMT的内爆冲击波峰值是裸PMT内爆峰值的1/20,脉宽是其1/2,证明了防护装置能有效减小PMT内爆冲击波强度,为PMT殉爆防护装置的设计提供参考。