预应力条件下不耦合装药系数对爆轰聚能效果的数值模拟

为探究不耦合装药系数在预应力条件下对爆轰聚能药包破岩效果的影响,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,开展了预应力、不耦合装药系数以及起爆方式耦合作用下爆破效果的数值研究,并通过炮孔内壁峰值压力的监测分析了药包的破岩能力。计算结果表明:预应力对爆炸产生的破碎区影响较小,对裂隙区的主裂纹长度有明显的抑制作用。预应力(σ_(x)=σz=14 MPa,σ_(y)=7 MPa)条件下,随着不耦合装药系数的增加孔壁峰值压力呈现逐渐降低趋势,爆轰聚能药包聚能侧爆压提升能力呈现先降低后升高的趋势,耦合装药时爆轰聚能药包聚能侧爆压提升26.3%,不耦合装药系数K=1.6时聚能侧爆压提升22.1%;爆轰聚能药包与中心点起爆药包相比,孔壁聚能侧峰值压力提升11.9%,损伤面积提升15.1%,有明显的定向作用。研究结果对爆轰聚能爆破技术在岩体的应用具有一定的指导意义。

爆轰波碰撞聚能无网格MPM法数值模拟

爆轰聚能经常被应用于工程爆破切割,为了探索新的聚能爆破形式,本文应用无网格MPM法对圆柱筒装药和导爆索多点起爆形式的爆轰波碰撞聚能问题进行三维数值模拟,采用显式积分算法完成爆轰波形成和汇聚过程以及爆轰压力场分布的数值计算,并将数值模拟结果与实验结果做了对比分析。由此验证了无网格MPM法的准确性,也为炸药聚能爆破提供了新的思路和高效的操作方法。

矿用条形药包轴向爆轰波碰撞聚能特性研究

针对矿用条形药包爆破坚硬岩石时,常出现大块率高、留有爆破根底的情况,提出了一种改变条形药包爆轰压力分布的双线性对称起爆技术。采用数值模拟与标准试验相结合的方法,分析了双线性对称起爆下条形药包轴向爆轰波的传播特性。研究表明:采用双线性对称起爆时,爆轰波依次产生正反射、斜反射和马赫反射现象,爆轰压力可达到中心点起爆时稳定爆轰压力的1.75倍以上;在药卷中心与起爆点连线相垂直的截面边缘上,爆轰压力值可达到稳定爆轰压力的4.09倍以上;在32~80 mm药卷直径范围内,爆轰波碰撞聚能效果随着药卷直径的增大而增大。与铅壔试验结果对比表明:采用双线性对称起爆时,炸药做功能力相较于中心点起爆方式可提升14.5%(铅壔试验)和17.1%(数值模拟)。研究结果对于爆轰波碰撞聚能机理研究有一定的参考意义,可为降低爆破根底和提升炸药能量利用率提供新思路。

起爆方式对岩石爆破裂纹扩展影响的实验分析

为了了解硬岩爆破施工中,提高炸药能量利用率的最佳起爆方式或药包结构,在聚能作用和岩石破碎理论的基础上,分析了空穴聚能、爆轰聚能的聚能作用和爆破裂纹产生机理及准则。通过实验研究了中心雷管、空穴聚能和爆轰聚能的装药方式下爆破裂纹扩展规律。结果表明,3种装药方式下的岩石破碎区范围相差不大,但是中心雷管起爆时岩石径向裂纹较均匀,空穴聚能时在聚能罩的方向上形成较宽、较长的爆破裂纹,爆轰聚能在起爆点中心轴线上形成大的扩展裂纹,虽其宽度和长度均略小于空穴聚能装药,但该方法避免了金属材料的消耗和繁琐的施工工艺。结合红沿河核电站取水隧洞盾构孤石预裂爆破施工,开展的爆轰聚能的工业应用实验表明,采用爆轰聚能爆破技术使孤石强度大幅降低,减少了孤石对盾构机刀盘的磨损,避免了卡钻现象,使盾构机掘进速率提升至10.42mm/min,极大的提高了施工效率。研究结果对起爆技术改进和夹制力大的孤石爆破具有一定的指导意义。

复合式水中兵器战斗部设想

为了适应现代海战的发展，有效毁伤具有坚固防护结构和抗爆炸冲击能力强的舰艇，必须提高水中兵器战斗部的破坏威力。针对现代舰艇双层壳体和网格式密封舱的特点，本文提出了一种复合式水中兵器战斗部的设想，给出了该战斗部的结构及作用原理，该战斗部采用聚能装药和随进战斗部相结合的方式两次作用目标，极大地提高了它的作战效能，并从理论上分析了实现该战斗部的关键要素。