爆炸冲击波防护效应的评价方法研究

以被防护对象在爆炸冲击波作用下的最低毁伤状态作为考虑防护设施在爆炸冲击波作用下防护能力的基础，基于等效靶板的试验方法及试验数据，建立了以冲击波超压一冲量为防护判据的爆炸冲击波防护效应的评价方法。利用该评价方法进行了某云爆装置的爆炸试验，对其威力进行了评价。结果表明了爆炸冲击波防护效应评价方法的可行性与实用性。     

爆炸冲击波防护效应的评价方法研究

以被防护对象在爆炸冲击波作用下的最低毁伤状态作为考虑防护设施在爆炸冲击波作用下防护能力的基础,基于等效靶板的试验方法及试验数据,建立了以冲击波超压-冲量为防护判据的爆炸冲击波防护效应的评价方法。利用该评价方法进行了某云爆装置的爆炸试验,对其威力进行了评价。结果表明了爆炸冲击波防护效应评价方法的可行性与实用性。     

埋深对城市地下管道爆炸的影响规律

在特定情况下,城市地下空间废弃管道中会因为油气的泄露等因素形成爆炸环境,利用AUTODYN建立合适的数值模拟模型,围绕管道内部爆炸后对覆盖层的毁伤效应和对地表面空气超压影响展开研究,给埋地管道内部爆炸模拟提供了新的思路。运用建立的模型对不同埋深管道上方覆盖层在爆炸荷载作用下的破坏过程、毁伤规律以及空气中爆炸冲击波的衰减规律进行研究,为建立全面的城市地下管道风险评估指标体系和确定安全防护规范提供了参考。研究结果表明:对于不同埋深管道爆炸,管道上层覆土层的厚度对爆炸后管壁产生的压力影响不大;随着埋深的增加,在空气中形成的伤害破坏范围变小,空气超压衰减符合空气中爆炸后冲击波的衰减规律,埋深每增加0.1m,其空气超压减小4.5%~5.1%左右。     

爆炸冲击波作用下靶板的塑性大变形响应研究

对四边约束方形靶板 ,在爆炸冲击波作用下的塑性大变形响应情况 ,进行了理论分析与试验研究。运用能量守恒的方法 ,同时考虑试验过程中靶板的边界约束条件 ,得到了四边约束方形靶板在爆炸冲击波作用下发生塑性大变形时挠度的半经验公式。理论计算与试验结果吻合性较好 ,这种方法可应用于板结构在爆炸冲击波作用下的毁伤或防护方面的工程预测     

爆炸冲击下钢制浮顶储罐破坏的数值模拟

为获得大型钢制浮顶式储罐结构在爆炸冲击作用下的破坏机制,采用理论分析、缩比模型爆炸模拟试验与数值模拟结合的方法,研究浮顶储罐结构的破坏特征和内力变化过程。结果表明:由于爆炸冲击波的瞬间冲击作用,罐壁沿环向形成巨大的压缩内力,迎爆面罐壁顶部屈服导致罐体失稳破坏;浮顶罐的结构破坏经历了弹塑性动力响应过程,最终形成迎爆面罐壁的内凹塌陷和屈曲变形;并且,罐壁的内力以拉压力和产生弯矩的内力为主,但拉压作用更为明显,罐壁沿其环向处于受压状态,沿轴向处于受拉状态。     

防爆膜对中空玻璃防护效果的试验研究

为定量分析爆炸冲击波载荷下防爆膜对中空玻璃的防护效果,对贴膜和未贴膜的中空玻璃进行爆炸对比试验。通过调整爆距和药量获得不同爆炸载荷下玻璃的破碎状态,并根据压力传感器测量的爆炸冲击波超压值,得到贴膜与未贴膜中空玻璃破碎的临界超压值。结果表明:中空玻璃粘贴防爆膜能有效降低贴膜一侧玻璃碎片所造成的伤害,并能显著提高中空玻璃破碎的临界超压值;背爆面贴膜的中空玻璃防爆性能大于迎爆面贴膜的防爆性能;在玻璃上直接粘贴防爆膜不能完全发挥防爆膜的防护效果。     

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。     

爆炸冲击作用下储油罐毁伤特性的数值模拟

大型储油罐是石油库的主要设备，研究其在爆炸载荷下的动态破坏特性意义重大。为获得拱顶油罐结构在爆炸冲击作用下的毁伤机制，采用ANSYS/LS-DYNA建立了柴油拱顶油罐的有限元数值模型，开展了不同炸药量和储油量下拱顶油罐结构的爆炸冲击破坏过程的数值模拟研究。结果表明：储罐内部爆炸后会出现两个薄弱区域，分别出现在罐壁与拱顶的环向交接处和柴油液面的分界处；储罐爆炸冲击波的分布几乎不受TNT当量变化的影响，但爆炸超压随着TNT炸药质量的增加而显著增强；储罐内部的油料液体可以减弱爆炸冲击载荷对罐体结构的破坏效应。研究可为既有罐区安全功能改进和新罐区建设提供理论支撑。     

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。     

泄爆容器中粉尘爆炸的试验研究与数值模拟

为了解泄爆容器中粉尘爆炸的发展过程,采用试验和数值模拟相结合的方法对玉米淀粉在圆柱形容器内的泄爆过程进行研究。数值模型采用欧拉–拉格朗日方法模拟粉尘爆炸的两相流问题,通过求解非稳态的湍流两相反应流守恒方程对试验进行二维仿真。试验和模拟结果表明,点火位置对爆炸发展过程有明显影响,点火位置离泄爆口越远,容器中的最大泄爆压力Pred,max越高。在粉尘爆炸的安全防护设计中,应把点火位置作为重要影响因素之一加以考虑。     

Study on the dynamic response of polyurea coated steel tank subjected to blast loadings

Steel tanks are widely used in the storage of various chemical liquids, and the blast resistance of the tanks is very important because of the explosiveness of these liquids. To explore a feasible method to improve the blast resistance of steel tanks, the effect of polyurea coating on the blast resistance of steel storage tank is investigated in this paper. The responses of monolithic steel tanks and polyurea coated tanks under blast loads are studied by field blast experiments using TNT explosive, and the results shows that the polyurea layers are effective in reducing the maximum and residual displacements of the tank. Numerical simulations are performed and validated, and the deformation process and stress and strain distribution of the tanks are analyzed accordingly. The increase on the bending moment of the plastic hinge lines of the tanks and the increase of the area density of the cylindrical shell induced by the polyurea layers are believed to be the two main factors contributing to the displacement reduction effect of polyurea in this paper. The validated numerical model is used to study the influence of polyurea layer's thickness on the deflection of the tank, and a nearly inversely proportional relationship between the thickness and the maximum displacement is found. Three deformation modes of the tanks are identified when subjected to blast load with varying intensity and it is found that the displacement reduction effect of polyurea varies in different deformation modes.     

膨胀型防火涂料对高压电力电缆引燃特性影响的实验研究

膨胀型防火涂料在电缆防火工程中有较广泛的应用,在使用过程中确保电缆涂料的效果与经济性具有重要意义。对喷涂不同厚度膨胀型高氯化聚乙烯防火涂料的高压电力电缆开展了在典型强度外加辐射热流条件的着火引燃实验,分析了电力电缆点燃时间、受热期间涂层对电缆外护套的保护与涂层受热后的形态变化。结果表明,电缆的着火行为与涂层厚度紧密相关。相比于未喷涂防火涂料的电缆,覆有膨胀型高氯化聚乙烯防火涂料的电缆在加热过程中明显膨胀,生成较软的泡沫状碳质层,且引燃时间较长,电缆起火后火势较弱。随着涂层厚度的增加,该涂料对电缆的阻燃和保护效果更为显著,研究结果表明,电缆表面喷涂1.0 mm厚度的防火涂料较为适宜。     

液化石油气站储罐区火灾爆炸危险性分析与安全措施

选择具体的液化石油气储配站,分析了该站的危险特性、危险产生的途径及可能造成的后果。在没有任何防护措施的情况下,采用蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气云爆炸模型,对该站一个50m3储罐发生泄漏造成的火灾爆炸事故后果进行预测,得出火灾爆炸后的安全距离为大于211．0m。在储配站不能满足此安全距离的基础之上,从防止产生爆炸性气体环境、消除点火源和抑制事故扩大三方面来提出有效的安全措施,降低事故发生的概率及事故造成的损失。其中,站址选在全年最小频率风向的上风侧且周围空旷的地区,罐上设置液位计、压力表、温度计及可燃气体报警器可防止产生爆炸性气体环境;罐及管道设静电接地,法兰用铜线跨接,站内设警示标志可消除点火源;生产区与辅助区间设置隔离墙,罐区周围设置砖混围堤,罐上设安全阀可抑制火灾爆炸事故扩大。     

机场货站易爆危险品存储区外部安全防护距离研究

为合理设定机场货站易爆危险品存储区外部安全防护距离,基于爆炸威力计算模型,利用有限元分析软件AUTODYN模拟包装约束下爆炸品爆炸冲击波特性,通过引入包装约束系数,描述包装材料对爆炸威力影响,计算航空运输易爆危险品存储区外部安全防护距离.结果表明:1 mm厚度聚碳酸酯、钢和铝材质外包装的包装约束系数分别为0.9047,...     

不同曲率弯曲巷道爆炸冲击波传播特性数值模拟研究

为研究爆炸冲击波在不同曲率弯曲巷道内的传播规律,采用数值模拟手段建立了不同曲率弯曲巷道爆炸模型,分析了爆炸冲击波在巷道内的传播特性及其变化规律, 并结合冲击波超压对人体的伤害程度分类,研究了不同曲率弯曲巷道内爆炸破坏效应分区。模拟结果表明,弯曲角度改变了巷道内冲击波超压分布,随着巷道弯曲角度的不断增大,壁面反射对冲击波超压峰值分布起主要作用,随着传播距离的增加,冲击波超压峰值衰减显著,体现了超压峰值变化的距离效应。此外,巷道弯曲角度的增加整体减小了爆炸损伤严重程度。研究结果可实现对不同曲率弯曲巷道内冲击波超压分布的预测,并为巷道内爆炸事故预防及应急救援提供借鉴。     

Influence of sewage culvert cover plate thickness on dynamic response and damage of the cover plate under gas explosion

In order to address the risk of combustible gas explosions in sewage culverts, a numerical model was established using ANSYS/LS-DYNA software. The model consisted of a culvert and a cover plate, and was used to study the effect of cover plate thickness (ranging from 0.08 m to 0.12 m) on the dynamic response and damage of the structure under explosive loads. The results indicated that, during the loading negative pressure stage, the equivalent stress peak value of the central monitoring unit of the cover plate first increased and then decreased with increasing cover plate thickness. Additionally, the maximum principal stress peak value first decreased and then increased, while the maximum shear stress peak value first increased and then decreased. During the loading positive pressure stage, the maximum principal strain peak value of the monitoring unit decreased overall with increasing cover plate thickness. However, the equivalent plastic strain peak value initially increased and then decreased gradually. The equivalent strain indicated that plastic damage occurred in the cover plate. Beyond a thickness of 0.11 m, increasing the cover thickness did not appear to enhance its resistance to plastic damage. The damage analysis revealed that as cover plate thickness increased, the peak displacement and velocity of the monitoring unit continued to decrease, while the overall stability and explosive resistance of the cover plate increased. Additionally, the number of damaged fragments decreased. However, once the cover plate thickness reached 0.11 m, the bonding performance of the reinforced concrete structure had been fully developed, increasing the thickness of the cover plate no longer had a significant impact on the explosive resistance of the cover plate.     

抛光铝粉爆炸及ABC粉体抑爆特性的实验研究

为研究抛光铝粉的爆炸危险和ABC粉体的抑爆特性,在对实验粉体粒径分布进行分析的基础上,采用20 L粉尘爆炸特性实验装置,分别对不同铝粉尘浓度、不同抑爆剂浓度条件下的爆炸特性参数进行测试。研究结果表明:在实验条件下,铝粉的爆炸下限为45 g/m3＜C＜60 g/m3;随铝粉浓度增加,爆炸烈度呈现出先增强后减弱的变化趋势,在浓度为400 g/m3时爆炸烈度最大。ABC抑爆剂能够有效抑制铝粉爆炸超压和爆炸反应进程,随着惰性粉体浓度的增加,抑制效果愈加明显,爆炸逐渐减弱。当ABC惰性粉体的质量占比增加到50%时,相较单一铝粉爆炸,反应过程时间由72 ms增加至785 ms,爆炸最大压力、最大压力上升速率分别下降了61.7%,89.5%;当ABC粉体质量占比为53%时,铝粉被完全惰化,未发生爆炸。     

非典型约束形式下海洋平台波纹板舱室抗爆能力评估

针对非典型约束条件即底部端面梁固定约束、其他各端面梁连接约束的海洋平台关键舱室,其波纹板舱壁在油气爆炸载荷下抗爆能力研究不足,采用数值模拟方法,结合考虑材料应变率效应的实验验证,分析爆炸载荷下舱壁动力响应及破坏模式。由传统位移指标不能准确评估该模型的抗爆能力,提出基于应变的评价指标,以此建立P-I评估曲线。研究表明舱壁与底部端面梁连接部位首先达到最大破裂应变发生破裂,其为超压与冲量共同作用结果;舱室可抵抗超压40 kPa、冲量230 kPa·ms的载荷而不发生塑性变形;舱室可抵抗超压85 kPa、冲量400 kPa·ms的载荷而不发生破裂。提出的以应变为指标的P-I曲线可量化舱壁损伤评估区间,结合爆炸载荷值,准确评估舱壁抗爆能力及损伤大小,为工程人员优化舱壁抗爆能力、确定灾后控制措施提供指导。     

基于SPH-FEM耦合法的含缺陷输气管道爆炸冲击响应研究

针对大口径埋地输气管道发生物理爆炸对并行含体积缺陷邻管的冲击行为,利用LS-DYNA和LS-PREPOST有限元软件建立基于光滑粒子流体动力学-有限单元法的管-土-炸药耦合模型,分析不同缺陷深度、不同缺陷表面积、不同缺陷位置和不同爆心距下邻管的动力响应;基于爆腔预估公式和峰值振速经验公式,验证了所建耦合模型的可靠性,并通过设计算例开展多工况分析。研究结果表明:迎爆面上的缺陷处为动力响应的热点区域,最大响应特征值（应力、位移与振速）位于缺陷中心处,随缺陷深度的增加或管间距的减小特征值增速由平缓到急剧;相比缺陷位置和表面尺寸对管道的扰动程度,缺陷深度和爆心距对管道的动力响应影响较大;在本研究的条件下,建议埋地并行输气管道的安全间距不应小于5.16 m,且腐蚀深度不大于管道壁厚的0.633 6倍。研究结果可为埋地输气管道极端灾害下的风险评估提供技术支撑,为并行管道可能的抗爆隔爆设计提供模拟数据支持。     

多层圆管夹芯结构的装甲车底板防爆设计

为提高轮式装甲车防护地雷的能力,寻找能够实现最佳防护效果的装甲结构形式,利用ANSYS/LS-DYNA软件平台,对不同的装甲结构在爆炸载荷作用下的响应进行仿真计算。首先探究多层圆管排列方式对冲击吸能的影响,得出密排圆管结构的抗冲击能力强于齐排和交叉排列的方式。然后在爆炸载荷下对由双层密排圆管组成的夹芯层防护结构进行数值计算,并对比试验结果,验证了所建立计算模型数值模拟结果的有效性。最后由数值计算结果确定了最佳的防护结构。数值模拟和试验结果表明,防护结构的面密度增大,防护效果明显改善;相同面密度的防护结构中圆管的直径越大,圆管的压缩行程越大,防护效果越好。