关键词:
长直坑道
爆炸压力载荷
测量
信号处理
传播规律
测量不确定度
摘要:
战斗部在坑道内爆炸产生的压力载荷包括冲击波压力和准静态压力,是战斗部爆炸的主要毁伤元。由于受到坑道空间的约束,战斗部在其内部爆炸伴随的冲击振动及高温热冲击等寄生效应相比于自由空间爆炸更加强烈,且坑道空间结构特殊,坑道内壁面大多为钢筋混凝土平面结构,压力传感器等在坑道内安装较困难,准确测试坑道内爆炸压力载荷具有一定难度;冲击波在坑道内的传播规律受坑道形状、类型等因素的影响较大,爆炸冲击波压力在不同类型的坑道内的传播规律存在较大差异。论文以矩形截面长直坑道为例,开展坑道内爆炸压力载荷测试方法研究,探讨坑道内冲击波压力传播规律,为战斗部在坑道内爆炸威力定量评价提供支撑。
(1)利用AUTODYN软件对坑道内爆炸进行数值模拟仿真,研究了坑道内爆炸压力载荷特性、冲击波压力变化规律及爆炸引起的冲击振动,并根据仿真结果对坑道内爆炸压力载荷测试提出测试要求。
(2)构建了坑道内爆炸压力载荷测试系统;通过对压力传感器受到冲击振动、热冲击等寄生效应的响应进行分析,开展了寄生效应的抑制方法研究,采取有效的抑制措施,并开展了相关试验进行了有效性验证;根据坑道空间结构,设计了具有隔振效果的冲击波压力、准静态压力传感器安装组件,通过瞬态动力学仿真选择了减振效果更佳的隔振材料,根据仿真结果证明安装组件能够满足测试要求。
(3)开展了不同工况下坑道内战斗部爆炸压力载荷试验测试,对实测压力信号进行分析处理方法研究;采用量纲分析,结合试验数据,建立了坑道内爆炸冲击波压力的传播规律试验模型,通过开展不同型号战斗部在坑道内爆炸试验,对该模型进行有效性验证,计算得到实测冲击波压力峰值与模型计算值的最大相对偏差为10.61%,并结合AUTODYN软件对型号Ⅱ战斗部坑道内爆炸进行数值模拟仿真,将实测值与仿真值以及其他研究模型的计算值对比分析,证明该模型可用于坑道内爆炸冲击波压力峰值的预测。
(4)系统分析了坑道内爆炸压力载荷测量不确定度的影响因素,建立了冲击波压力、准静态压力测量不确定度评定模型,并结合开展的坑道内战斗部爆炸试验,对典型坑道内爆炸压力载荷测量不确定度进行了计算。
(5)试验结果表明,论文提出的坑道内爆炸压力载荷测试方法,能够实现坑道内爆炸压力载荷的有效测量,具有实际的工程应用价值;建立的坑道内冲击波压力的传播规律试验模型,能够有效预测长直坑道内爆炸冲击波压力,可为坑道内战斗部爆炸威力评估提供一定的参考。