球形爆炸冲击波正面作用下人体头部损伤规律的数值模拟

在军事行动、恐怖袭击和工业事故等爆炸事件中,爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一。为了阐明冲击波损伤规律及头部承受冲击波损伤阈值,针对不同冲击波入射压力对人体颅脑不同部位的损伤规律进行了研究。建立了头部三维有限元模型,验证了其有效性。建立了冲击波-头部流固耦合模型,在大脑表面沿正中矢状面选取5个特征点,对头部分别在1 000 kPa、800 kPa、600 kPa、400 kPa、300 kPa、200 kPa、100 kPa和50 kPa入射冲击波作用下的损伤情况进行分析。在球形冲击波的作用下,颅骨分散冲击波,为脑组织提供防护;冠状面前侧的特征点受压,后侧特征点受拉;入射冲击波超压大于600 kPa时,距离爆源越近的特征点压力越大,距离爆源越远的特征点压力越小;造成颅脑组织80%严重损伤的入射冲击波超压临界值约为137 kPa。

活性射流作用复合混凝土结构动态毁伤特性

为研究复合混凝土结构在活性射流侵彻与爆炸联合作用下动态毁伤行为,采用全尺寸毁伤实验和动能-化学能分段数值模拟相结合的方法,获取活性射流作用不同面层厚度复合混凝土结构动态毁伤特性。实验结果表明:在PTFE/Al活性射流侵彻-爆炸联合作用下,混凝土层出现中心侵孔、崩落、隆起、径向/环向裂纹等多种毁伤模式,随混凝土层增厚,崩落面积增大,但隆起高度与径向裂纹数量减少。基于有限元分析软件,引入改进RHT混凝土模型,结合活性射流反应特性,采用FEM-SPH算法对动能侵彻-爆炸增强毁伤行为进行分段数值模拟,结合实验和数值模拟结果,给出活性射流有效质量空间分布特性,确定动能侵彻和爆炸增强毁伤增益关系,研究表明,活性射流爆炸增强毁伤可在动能侵彻毁伤基础上,分别对侵孔直径和破坏区直径增大116%和59.7%,大幅提升对复合混凝土结构破坏效果。

复合阴极材料发射特性分析

基于对爆炸发射点火机制的分析,提出了介质增强场致爆炸发射的设想,研制并实验研究了金属-介质复合阴极的电子发射特性;同时,基于对表面闪络爆炸发射机制的分析,研制出了石墨-碳纤维复合阴极并进行了初步实验研究。研究结果表明,金属-介质复合阴极与石墨-碳纤维复合阴极电子发射密度均超过17 kA/cm2,使用寿命预计超过105次。

温压炸药的特性及发展现状

温压炸药的爆炸涉及到起爆、爆轰、冲击波的传播与反射、多相湍流和多模化学反应等,是一个多尺度、多物质、多因素、多物理场耦合过程,深化温压炸药高效释能的关键基础理论,揭示温压爆炸的反应机理并有效控制和利用是温压武器创新发展的关键科学问题,对高威力温压炸药的配方设计、温压武器的研制和使用具有重要指导意义.本文描述了温压爆炸的基本原理,讨论了温压炸药的概念和内涵,从炸药种类、释能特点、能量构成、爆炸反应机制、爆炸效应增强机理、杀伤机制等方面阐述了温压炸药的特征,分析了温压炸药有限空间内部爆炸威力的评估方法以及温压炸药的研发状况,并提出了相关发展建议,以期为高威力温压炸药的设计、温压弹的研制及毁伤评估提供指导.