水体防爆墙和混凝土防爆墙对爆炸冲击波的消减效应 时候：2015-12-25来历：中国防爆网作者：阅读次数：440

振动与冲击水体防爆墙和混凝土防爆墙对爆炸冲击波的消减效应张耀u，年鑫哲严东晋孙传怀3，王浩舟1（1.解放军理工年夜学国防工程学院，南京210007；2.解放军国际关系学院，南京210039；3.解放军96155军队，安徽黄山245400）防爆墙的消波结果，阐发了两种防爆墙前提下各物资间能量转化的纪律。，两种防爆墙对地面爆炸冲击波均具有很强的消减感化，水体防爆墙在与爆炸波彼此感化的进程中取得的总能量峰值比混凝土防爆墙年夜一个量级。水体防爆墙本身耗散失落爆炸产品和冲击波的能量有限，更多的是依托水体的质量和惯性实现防爆的目标。

结归纳，描写了水体防爆墙在遭到冲击波感化时的反映进程和爆炸产品、空气和液体之间的能量转化纪律。Willauer等3在具有透风孔的室内进行了23kgTNT爆炸。有限元模子为二维轴对称模子。火药为227kg球形TNT装药，装药置在地面，中间起爆，火药距离防爆墙程度距离为3.0m，防爆墙程度宽度0.5m，高度2.5m，有限元中空气域长8.2m，高4.0m.模子的左侧界和上鸿沟设置为流出鸿沟（flowout），以摹拟无穷空气域。测点安插如所示，下一步对照的测点为8至13号测点，测点距离爆心程度距离为8m，高度距离为0.计较分三步。**步计较出无防爆墙环境下各个测点的冲击波入射压力和冲量，第二步计较出设置水体防防爆墙设置（cm）3材料模子计较所采取的材料模子均取自AUTODYN自带的材料库。TNT火药需要界说火药密度pC面压力Pc和爆轰波速D等参数。采取WL状况方程来描写爆炸产品压力和内能和相对体积的关系。WL状况方程情势以下：空气采取抱负气体状况方程，选用线性多项式状况方程描写，压力按下式进行计较：+C5x+C6/2）E（2）M=p/p.-1，/p.是当前密度与初始密度的比值。

当空气视为抱负气体时，C.=C1=C2=C3=C6=0，C4=C5=Y-1.Y是气体的比热容，一般取1.4.空气混凝土采取TUZhen-；uo等6-9提出的批改的CONC35MPa材料模子，批改后的模子可以或许更好地反应混凝土在高应变率前提下的动态响应。CONC35MPa模子采取P-a状况方程来描写材猜中孔隙在外荷载感化下逐步塌陷至完全消逝的进程。

容，K是孔隙材料完全压实后的比容；P是静水压力；凡是材料的初始屈就静水压力是材料完全压及时的静水压力；是与材料性质有关的指数。混凝土的强度和掉效模子采取和HT模子来界说。状况方程和材料强度参数拜见8没1 4防爆墙消波结果对照与物资间的能量转化4.1首要测点入射压力、入射冲量和超压峰值和冲量峰值消减率对照中第波次的压力为无墙时各个测点的入射压力，第二波次为有墙前提下各个测点的入射（绕射）压力，有墙前提下冲击波入射压力达到时候较无墙前提下冲击波入射压力延迟年夜约4.5ms.可以看出，水体防爆墙前提下和混凝土防爆墙前提下不异测点的压力达到时候、压力波形和峰值很是接近。表列出三种前提下测点的超压峰值和冲量峰值。界说冲击波超压峰值消减率冲量消减率ni=防爆墙时入射超压峰值；Iso为无防爆墙时测点冲量峰值，/sn为有防爆墙时冲量峰值。由表的成果可计较出两种防爆墙对冲击波超压峰值和冲量峰值的消减率（表）。由表看出，依照I所设定的未缩比工况进行计较，水体防爆墙和混凝土防爆墙都可以起到很好的消波结果，两种防爆墙的消波结果根基接近，1的实验和计较成果也注解两种防爆墙对爆炸冲击波峰值压力的衰减率都可以到达70%以上。

表2三种前提下测点的超压峰值和冲量峰值Tab.2Thepeakoverpressureand测点位置超压峰值/MPa冲量/kPa程度距离/m fi垂直高度/m无墙混凝土墙水体墙无墙混凝土墙水体墙表3两种防爆墙的消波结果平均超压消减率/%平均冲量消减率/%混凝土墙水体墙混凝土墙水体墙4.2各物资间能量转化对照至为火药在无防爆墙前提下、混凝土防爆墙前提下和水体防爆墙前提下的能量散布和转化环境。火药地面爆炸时，在0.5ms内爆炸产品的内能敏捷降落，动能敏捷增加，空气的内能和动量在逐步增加，这时候是冲击波构成的早期。跟着空气冲击波传布的衰减，空气的动能逐步转化为空气的内能，爆炸能量*终之内能的情势贮存在空气中。当水体防爆墙存在时，爆炸冲击波在接触水体时产生反射，爆炸产品遭到水体的阻滞，爆炸产品的内能呈现反弹，此时空气内能由增加趋向变成降落趋向。跟着水体的解体、雾化、汽化等一系列反映的产生，爆炸产品的内能随之减小，爆炸的能量又转化为空气的内能和水体的动能、内能，各物资的能量之间也在全部进程中不竭转化。当混凝土防爆墙存在时，爆炸冲击波遇墙面遭到阻滞并在刹时产生反射，爆炸产品的内能、动能和空气的内能、动能彼此转化的趋向与水体防爆墙存在时各物资能量的转变趋向根基不异，在计较竣事时刻，空气内能在总能量中所占的份额（约83%）较水体防爆墙存在时空气内能的份额多（约65%），混凝土防爆墙本身取得的内能、动能在总能量中所占的份额很少，这申明防爆水体对下降空气内能起到加倍显著的感化。对照和可看出，首要是迎爆面的水体与冲击波和爆炸产品产生了能量互换，致使这部门水体的内能有较为显著的增加，而混凝土与冲击波和爆炸产品的能量互换不较着，防爆墙前面的空气与爆炸产品间的能量互换加倍显著。

从表4中看出，混凝土在能量互换进程中取得的总能量峰值比水体小年夜约一个量级，占火药能量比例=0.72%.水体取得的总能量峰值占火药能量的比例也不是很年夜，约为5~723 100%=6.84%，这申明除水体自己耗散失落小部门爆炸产品和空气冲击波的能量以外，更多的是依托水体自己的质量和惯性实现对爆炸冲击波的阻滞和反射来实现庇护墙体后部方针的目标。

种别物资内能/动能/物资总能量/系统总能量/无防爆墙空气混凝土防爆墙混凝土空气水体防爆墙水体空气4.3分歧药量下水体防爆墙和混凝土防爆墙的消波结果和能量转变计较获得了25kg，50kg，100kg，150kg，227kg五个药量前提下水体墙能量和混凝土墙能量的转变，火药爆心距离墙迎爆面的程度距离均为3m，水体墙和混凝土墙厚度均为50cm，测点位置见。五种药量下水体墙和混凝土墙的消波率见表5.约里/kg超压平均消减率/%冲量平均消减率/%混凝土墙水体墙混凝土墙水体墙从表中看出，药量越小，墙后不异测点上的超压消减率和冲量消减率越小。现实上，跟着药量减小，火药距离墙体迎爆面的比例距离r和测点距离墙体后面的比例距离互，墙体的比例高度h都在变年夜。按照丁娜娜等M对钢筋混凝土防爆墙消波效应的研究，对必然厚度的混凝土墙体而言，h值与消波率年夜致成正比，值和瓦值与消波率年夜致成反比。水体墙与混凝土墙分歧的地方在在水体墙受爆炸波感化时会产生解体和飞散，所以r、豆和h三个参数对水体墙的消波率若何影响还需要前进研究。

为几种工况下水体能量和混凝土能量占火药能量份额随药华体会体育app量转变的环境。横坐标代表火药质量，纵坐标代表水体和混凝土墙体取得的能量峰值'与火药能量尽的比值。

从看出，混凝土取得的能量在火药能量中所占份额随药量增添而增添，增添趋向几近是线性的。

混凝土取得的能量很是少，占火药能量的*年夜份额不跨越火药能量的0.8%.而水体取得的能量在火药能量中所占份额跟着药量转变显现出定的波动，此中水体取得的内能所占火药能量份额年夜致是跟着药量增添先增年夜后减小，动能所占份额则随药量增添而增添。

5影响水体墙消波结果的首要身分水体对冲击波的消波效应首要与水体与火药的质量比Cw/c水体墙厚度d和火药与水体墙之间的比例距离r有关M.为此设置分歧工况考查上述参数对水体墙消波感化和能量转变的影响。测点位置见。5.1水体与火药质量比对消波率的影响水体墙与火药之间距离不变，改变墙体厚度，计较获得分歧工况下墙体后部测点上的压力并获得平均超压消减率和平均冲量消减率，计较成果见表6.表6分歧厚度水体墙的计较成果表中，为火药质量，为火药与水体墙间的程度距离，为火药与水体墙间的程度比例距离，d为墙体厚度，Cw为水体质量，np为测点的平均超压消减率，化为测点的平均冲量消减率，Ew为水体取得的总能量峰值，尽为火药能量。

从表6的成果看，火药与水体间距离必然，当水体墙厚度（水体与火药质量比）减小时，墙后测点处的超压消减率和冲量消减率逐步减小，此中超压消减率减小幅度其实不年夜，当墙体厚度小在10cm时，冲量消减率有了显著的减小。这是因为水体墙后部测点（测点距离地面高度2m）处的压力有两个峰值（0），**峰值是绕射压力峰值，第二压力峰值是绕射波绕过墙体后传布碰到地面反射引发，虽然水体墙厚度小在10cm后对第压力峰值影响不年夜，但水体墙水体墙厚度减小会致使测点处反射压力峰值（第二个压力峰值）有所增添，致使测点处冲量增添。当水体墙厚度为2.5cm时，超压消减率和冲量消减率均有较着减小，这是由于此时水体墙被冲击波冲散，尔后受水体阻滞的冲击波直接达到测点使得墙后测点的超压有了较年夜幅度的晋升。水体墙取得的能量是跟着墙体厚度的减小和水体火药质量比的减小而逐步增添的，水体火药质量比越小，水体越可以或许从火药中取得能量。25cm厚的水体墙和50cm厚的水体墙消波率几近一样，申明其实不是水的质量越多消波结果越好，而应当在现实利用中按照火药量公道设置装备摆设水体质量。

5.2水体墙与火药之间比例距离对消波率的影响连结水体与火药质量比不变，改变水体墙与火药间的距离，计较获得分歧工况下不异测点上的压力并获得平均超压消减率和平均冲量消减率（表7），测点位置见。

表7分歧比例距离的计较成果0分歧厚度水体墙后部测点压力由计较成果可知，在水体与火药质量比必然的前提下，改变水体与火药之间的比例距离转变对削波率没有很年夜的影响，水体与火药间程度距离为为3m时，消波结果略好一些。水体墙与火药之间程度比例距离越远，感化在水体上的冲击波压力越小，继而水体产生1水体与火药距离改变后墙后测点压力解体和飞散的水平减小，水体与冲击波和爆炸产品间能量互换削弱，致使水体取得的能量减小。从1看出，跟着水体墙与火药间比例距离的增添，水体墙后测点（测点距离地面高度2m）处的绕射压力峰值略有增年夜，而绕射引发的反射压力峰值逐步减小。

6结论本文针对的TNT火药地面爆炸构成冲击波后遇防爆墙感化后爆炸波被消减的环境进行了计较，对两种防爆墙的消波结果进行了对照，获得了无防爆墙、设置水体防爆墙和设置混凝土防爆墙三种工况下物资间能量转化的时程曲线。对成果阐发可以得出以下结论：水体防爆墙假如设置公道，具有和混凝土防爆墙一样的消波结果。

两种防爆墙前提下爆炸产品内能、动能和空气内能、动能的时程曲线转变纪律根基类似。

水体防爆墙在受冲击波感化时迎爆面的水体比拟被爆面的水体从冲击波和爆炸产品中取得了更多的内能。

水体防爆墙在与爆炸波彼此感化的全部进程中取得的总能量峰值比混凝土防爆墙年夜一个量级。混凝土防爆墙在与爆炸波彼此感化的进程中取得的总能量峰值占火药能量比例很是少，年夜致在0.8%以下。

水体防爆墙本身耗散失落爆炸产品和冲击波的能量有限，更多的是依托水体的质量和惯性实现防爆的目标。

水体与火药的质量比对水体消波结果有定影响，水体与火药质量比越年夜，水体对冲击波冲量的消减感化越强。