不同接触条件下爆源爆炸对钢板破坏影响的试验研究北大核心CSCD

为明确钢板在爆炸冲击载荷作用下的响应结果,开展了爆源与钢板在不同接触条件下的爆炸试验,探究了钢板与爆源直接接触及其与爆源间隔多孔介质接触时,不同药量爆源爆炸对钢板的影响,主要分析了钢板与爆源接触面和背面的破坏形态,并对爆源爆炸作用下钢板的破坏过程进行了推测,最后对破坏部位样品进行了扫描电镜检测和金相检测分析。结果表明:爆源与钢板直接接触爆炸时,钢板接触面会形成与爆源接触部分形状相同的圆形凹坑,背面会形成圆形的层裂断面,后续冲击波使钢板破坏处穿孔;爆源与钢板间隔多孔介质爆炸时,钢板接触面出现轻微凹陷,背部形成层裂断面;爆源爆炸使钢板发生断裂的方式为准解理断裂,钢板的金相组织在爆炸过程中受到的影响非常微小。     

独头隧道爆破冲击波传播特征与爆源因素影响分析

为评估在隧道爆破冲击波作用下人员安全和建筑物毁伤问题,需要明晰施工隧道与交通隧道内爆破空气冲击波传播特征的区别。利用ANSYS/LS-DYNA软件对比分析独头与双向开口隧道内冲击波传播过程的差异性,研究爆源等效炸药当量、炸药多孔起爆及爆源位置等因素对爆破冲击波传播影响机制。结果表明：独头隧道内爆破冲击波传播经历三维球面波逐渐转换至一维平面波的3阶段变化模式,且独头隧道端部边界约束初始球面波几何扩散,经壁面反射叠加的超压增幅达20%;爆源炸药当量影响着波阵面变化,3阶段变化模式的波阵面转换位置与炸药当量呈幂函数负相关关系,随炸药当量提高而在更接近爆源位置转换;多炮孔起爆工况近场超压更大,而进入远场一维平面波传播区域,多炮孔起爆和爆源位置对冲击波超压分布特征影响有限;与单个爆源中心起爆工况相比,超压相对误差小于5%。     

工业过程爆炸事故模式及其破坏效应探讨

从工业生产中的介质类型出发,通过对内装固体的、液体的及气体的介质装置可能发生的爆炸事故和破坏效应进行分析预测,编制了相应的分析流程图。结果表明:无论从哪种介质进行分析,最终的爆炸事故模式只有凝聚相爆炸、气云爆炸、沸腾液体扩展蒸气云爆炸及各类形式的容器爆炸。简要分析了几种事故模式破坏效应的最佳计算模型和应用实例,证明了所做的分析预测和编制的流程图,可以很好地应用于判断事故模式中爆炸源性质及其破坏效应,是对爆源的一个定性分析方法,同时为爆炸能量计算的重要依据。工业过程爆炸事故模式及其破坏效应的研究对企业的安全生产及爆炸事故的预防具有一定的实用价值。     

爆源特性对地震波强度影响规律初探

影响地震波强度的因素归纳起来主要有2大类,一是爆源特性,二是介质条件。不同的爆源条件对地震波强度有着重要的影响。本从炸药性能、装药位置、装药状态、起爆方式4个方面探讨了各自对地震波幅值的影响,以期在总结规律性的基础上指导工程实践。     

驾驶员注意涣散检测技术研究

通过对注意涣散时驾驶员头部运动及面部表情变化特征的分析,系统实时监测驾驶员眼睛、嘴巴位置和运动状态信息,构建驾驶员注意涣散特征表征参量,实现对驾驶员注意涣散状态信息的检测与提取。驾驶员注意涣散表征量具有复杂的非线性特征,利用BP神经网络非线性识别的优势对驾驶员注意特征进行模式分类,实现驾驶员不同注意涣散状态下的特征捕捉。同时采用Dempster-Shafer证据推理技术,对驾驶注意涣散多源表征信息进行决策融合,实现对驾驶员注意涣散状态的判断。结果表明,BP神经网络与D-S规则多源信息决策融合技术的运用提高了驾驶员注意涣散特征检测的准确性和可靠性。     

煤矿瓦斯爆炸发展规律及防治的综述及展望

针对瓦斯爆炸事故在矿井开采中的危害及防治,从爆炸发展规律和爆炸防治两大方面对国内外瓦斯爆炸研究状况进行了综合评述。国内外学者通过理论法、实验法、数值模拟法对瓦斯爆炸进行研究,瓦斯爆炸发展规律方面的研究涉及到瓦斯爆炸的机理、瓦斯组分及浓度对爆炸发展规律的影响、爆炸发生的条件及危害、爆炸过程中的燃烧阶段变化及流体流动状态变化、爆炸特征参量随阶段变化的规律等。瓦斯爆炸防治方面的研究涉及到四种防治方法,分别是抑爆、阻爆、泄爆、隔爆,四种方法的研究内容有交叉重合部分且每种方法都有其优势和不足,不同方法组合的耦合效果优于其单独作用。最后,对瓦斯爆炸相关领域的未来研究进行了展望。     

我国化工企业火灾爆炸事故统计分析及事故表征物探讨

从事故统计分析的角度,对2001—2006年我国化工企业发生事故的设备、事故介质进行分析;对设备发生事故的规律以及事故介质的分布特征进行总结;对在火灾爆炸事故调查中具有普遍代表性的事故表征物:爆炸抛射物、火灾爆炸容器、喷溅物和烟尘及烟熏痕迹的特征进行分析;从定量、半定量化的角度,对事故原因进行探讨,事故分析结果,对于从理论的角度分析事故原因、有效预防事故都具有重要的作用。     

数值模拟方法在壁面烧损痕迹的应用

本文作者对FDS源程序进行了改进，并利用改进后程序计算火灾过程中壁面热解形成图痕，作为火灾调查的方法之一，初步分析壁面烧损痕迹发展特征。该方法可以根据火灾场景、壁面材料、起火点功率的不同计算研究壁面燃烧痕迹形成规律，并提出使用该方法对火灾调查提供理论依据的可行性和重大意义。     

地下储库掘进爆破地表震动角度效应分析

为确定地下工程爆破掘进对地表建筑震动影响,采用TC-4850型爆破测振仪对地表周围建筑物进行实时监测。通过对振动速度监测数据与爆源距以及装药量之间的关系进行分析,研究地表振动特性及变化规律。研究结果表明:掌子面掘进前方地表振速监测数据进行拟合,相关性较好,而掘进后方则相关性较差;爆源距与掌子面在水平面投影夹角越小,监测数据相关性较强,而该夹角越大监测数据相关性较差;在掌子面后方,爆源距在水平面投影越是接近于垂直掌子面,地表振速越高,具有放大效应。     

电熨斗过热故障火灾痕迹特性的研究

通过火灾模拟实验,研究电熨斗发生过热故障后底板的火灾痕迹特性。根据底板的温度分布,应用DTA、TG、SEM、EDS、硬度分析和金相分析等方法,系统分析、归纳、总结电熨斗底板火灾痕迹的材料性能变化规律。研究表明,过热故障电熨斗的火灾痕迹,在宏观形貌、硬度分布和显微组织特征等方面,均显著区别于火烧电熨斗的火灾痕迹。结果为火灾原因调查提供新的技术依据,可应用在火灾现场勘验,物证提取与鉴定工作中。     

Case study on the catastrophic explosion of a chemical plant for production of m-phenylenediamine

On March 21, in Xiangshui County, Yancheng city, China, a catastrophic explosion occurred at Tianjiayi Chemical Co., Ltd. that caused 78 deaths and injured more than 617 individuals, with a property loss of as much as US$ 100 million. An explosion crater with a diameter of 98 m was generated. An extensive consequence analysis based on the crater size and physical effects for the estimation of the quantity of exploded dinitrobenzene (DNB) was performed. By using the position recorded in the satellite photo and the layout of the plant, the crater site was determined to be located near a warehouse where dinitrobenzene was stored. From the scaling law associating the TNT equivalent with crater diameter, the TNT equivalent of exploded ditrobenzene was determined to be approximately 708 tons. Based on the results of the consequence analysis performed by three methodologies, it can be concluded that the Tianjiayi Chemical Co. warehouse not only stored a substantially large quantity of dinitrobenzene but was also located too close to adjacent structures without an adequate separation distance. Judging by the effect of explosive blast on personnel, a fatality radius was determined to be about 400 m from the explosion center.     

多元混合气体爆炸特性及惰化防爆研究

为了完善常见多元混合气体爆炸特性参数数据库,为安全工程师开展城镇燃气防爆管理、安全操作规程的制定及对废弃管道进行改造、拆除提供依据,采用理论和试验方法对CO2与N2两种惰性气体对液化石油气(LPG)爆炸特性参数的影响规律进行了研究,对比分析了两种惰化剂对LPG的抑爆效果。结果表明:LPG体积分数为4.0%、CO2体积分数为22%时,LPG可燃气退出爆炸区间,此时极限氧体积分数为15.54%;LPG体积分数为3.5%、N2体积分数为32%时,LPG可燃气退出爆炸区间,此时极限氧体积分数为13.545%;两种惰化剂对LPG爆炸特性的抑制规律基本相似,但CO2的抑制效果明显优于N2。当CO2和N2充入的体积分数均为20%时,最大爆炸压力到达时间分别由166 ms延长到1 222 ms和826.30 ms;两种惰化剂用量在体积分数大于10%之前,对最大爆炸压力到达时间的影响均较小,因此在工程应用中采用惰化方式抑爆,惰化剂充入的体积分数需高于10%。     

局部扰动对主坑道爆炸波发展的数值模拟与实验研究

在地下建筑物,如隧道、地下储油库、人防工程、地下物资仓库等里面,由主通道旁结分支通道是最常见的一种布置形式,是一种典型的复杂受限空间结构.一旦有可燃气体发生爆炸燃烧,爆炸压力波和火焰的传播将受众多因素的影响,其中局部扰动的影响是主要因素之一.本文通过实验和数值模拟的方法研究了油气混合物在该复杂受限空间中由弱点火引起爆炸燃烧的发展过程,湍流强度经旁接分支坑道后在主通道中的变化,以及爆炸压力波和火焰经局部扰动后的变化过程;并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合分析,得到了与地下受限空间安全相关的重要结论.湍流强度是复杂受限空间中可燃气体爆炸燃烧发展过程的主要影响因素之一,局部扰动将增强爆炸流场的湍流强度,加速燃烧化学反应,能量的释放量和速率大大提高.这些能量的快速加入促进了高峰值压力波的形成,火焰也被加速,爆炸从此由弱转强,出现跃升.研究结果对地下受限空间爆炸过程的进一步研究以及爆炸灾害的预防都有参考价值.     

Analysis and assessment of the Qingdao crude oil vapor explosion accident: Lessons learnt

A devastating crude oil vapor explosion accident, which killed 62 people and injured 136, occurred on November 22, 2013. It was one of the most disastrous vapor cloud explosion accidents that happened in Qingdao's storm drains in China. It was noted that blast overpressure and flying debris were the main causes of human deaths, personal injuries and structure damages. Two months after the accident, it was reported that there were three contentious issues in the investigation report. First issue was the discrepancy between the temperature of the crude oil vapor explosive limits which were measured by the investigation panel and the temperature reported by the local fire department. Second issue was the contradiction between the upper explosive limit and vapor pressure of the crude oil vapor. The last issue was the location of the ignition source which led to the explosion.In the present study some specific features of this accident and various causes led to the explosion, high casualties and severe damages were analyzed. Three contentious issues in the official investigation report were investigated and tested in detail. The first element tested was the explosive limits and limiting oxygen concentration of the crude oil vapor at different temperatures. Based on theoretical analysis and field investigations, the last two elements in the report were analyzed from multiple perspectives. Based on the TNO Multi-Energy model and PROBIT equations, damage probability of affected people at the leaking site was also estimated. The investigation concluded with a result that precautions need to be taken to prevent flammable gas explosions in the drainage systems. Key steps were explicitly discussed for improving the hazard identification and risk assessment of similar accidents in the future.     

瓦斯煤尘爆炸特性及抑爆方法研究进展

为探究瓦斯煤尘爆炸特性及抑爆机理,本文通过一系列实验,研究瓦斯、煤尘爆炸的速度和温度等特征,提出利用图像相关系数法和辐射测温原理计算火焰传播速度及温度场变化,定量分析影响煤尘爆炸的因素以及产物变化规律,揭示煤尘爆炸的宏微观机制。结果表明:火焰分形维数可以用来反应瓦斯爆炸强度,即当分形维数更接近2.2937时爆炸反应最为强烈,其爆炸过程中自由基最终生成浓度与CH 4初始浓度呈倒U型关系;当量比对煤粉火焰爆炸压力及速度也有一定影响,在最佳当量比的2倍左右时可以达到最大爆炸压力和最大火焰传播速度。另外本文亦采用泡沫陶瓷对瓦斯的多次爆炸和连续爆炸进行抑爆,发现不同厚度和孔隙的泡沫陶瓷具有不同的抑制效果,孔隙较大的泡沫陶瓷对爆炸能量有较好的抑制作用。     

隔爆型电机在火炸药危险场所应用的安全性分析

针对普通隔爆型电机应用于火炸药粉尘危险场所的安全性问题进行定量分析,设计壳体粉尘侵入量试验,系统研究不同间隙下的粉尘侵入量,根据试验数据,应用曲线外推法及阿贝尔(Abel)余容状态方程计算爆压,结合材料力学及薄壁理论进行隔爆型电气设备外壳强度及刚度的校核。计算表明:若壳体内粉尘较均匀的悬浮在空中,切向应力与许用应力处于同一数量级;如果火炸药粉尘在轴承室、接线盒等局部堆积成火炸药层,切向应力比许用应力大两个数量级。试验结果强调:用于火炸药粉尘危险场所的电气设备必须有特殊的防爆结构设计,普通的隔爆电机用于火炸药粉尘危险环境时存在一定的安全隐患。     

爆炸冲击波在建筑群中传播规律的数值模拟研究

为了研究建筑群的布局特性对爆炸冲击波传播的干扰作用及爆炸对周围环境的影响,笔者基于任意拉格朗日多物质流固耦合算法,对空气采用ALE网格,爆轰产物采用JWL状态方程,利用LS-DYNA程序对TNT理想爆炸源的爆炸进行了数值模拟,并与经验公式的计算结果进行了对比,得出了数值模拟方法可行的结论。在该基础上,以一个建筑小区为例,对其遭受爆炸后的响应作了进一步模拟研究。结果表明,建筑物的密度和布局方式对爆炸场的数值与形态都有敏感作用,因此,在城市规划建筑布局阶段,应考虑建筑密度和布局对爆炸冲击波的影响。     

Comparison of explosion parameters for Methane–Air mixture in different cylindrical flameproof enclosures

Flameproof enclosures having internal electrical components are generally used in classified hazardous areas such as underground coalmines, refineries and places where explosive gas atmosphere may be formed. Flameproof enclosure can withstand the pressure developed during an internal explosion of an explosive mixture due to electrical arc, spark or hot surface of internal electrical components. The internal electrical component of a flameproof enclosure can form ignition source and also work as an obstacle in the explosion wave propagation. The ignition source position and obstacle in a flameproof enclosure have significant effect on explosion pressure development and rate of explosion pressure rise. To study this effect three cylindrical flameproof enclosures with different diameters and heights are chosen to perform the experiment. The explosive mixture used for the experiment is stoichiometric composition of methane in air at normal atmospheric pressure and temperature.It is observed that the development of maximum explosion pressure (P_max) and maximum rate of explosion pressure rise (dp/dt)_ex in a cylindrical flameproof enclosure are influenced by the position of ignition source, presence of internal metal or non-metal obstacles (component). The severity index, K_G is also calculated for the cylindrical enclosures and found that it is influenced by position of ignition source as well as blockage ratios (BR) of the obstacles in the enclosures.     

温压炸药弹内爆轰特性试验研究

研究温压炸药爆炸初期弹内爆炸波作用过程,可以进一步分析温压炸药分散爆轰的作用机理,为温压炸药武器设计和系统优化提供可靠依据.设计了用测时法研究温压炸药爆轰波传播速度的试验装置,并用探针对相同组分和密度条件下、温压战斗部弹内爆炸初期的爆炸作用过程进行了对比试验,记录了触发时间信号,计算并分析了温压炸药弹内爆炸波的传播特性,得到了波阵面与弹径方向夹角α的变化规律.试验结果表明,温压炸药的爆轰波传播速度为4.632km/s,其弹内爆轰波的传播特性与中心高能分散药的爆轰波有密切联系,通过合理设计弹体结构和比药量,可以实现温压炸药的分散爆轰,提高温压炸药的爆炸威力.     

广东科龙集团无氟生产线预混站燃烧爆炸风险分析

广东科龙集团无氟生产线中的预混站是使用环戊烷危险物品配制发泡剂的重大危险源,燃烧爆炸事故风险较大。笔者针对该生产场所重大危险源,应用事故树分析方法,编制了预混站的燃烧爆炸事故树,计算出事故能量及伤害后果。通过对事故树的定性和定量分析,得出事故树的最小割集和最小径集,判定事故发生的可能途径,选定预防事故发生的最佳方案。针对导致事故发生的可能原因组合,制定有效的安全技术措施和管理制度,为国内同类企业预防该类事故提供依据。