本书从基础理论、试验方法和数值模拟等方面全面系统地研究了复合吸能圆柱形爆炸容器的抗爆机理与结构设计。第1章概述了圆柱形爆炸容器的研究现状和尚存的主要问题；第2章介绍了爆炸容器内爆炸基础与动力学理论；第3章分析了多胞材料的结构与吸能机理；第4章建立了圆柱形爆炸容器内爆炸模型与试验系统；第5章深入研究了单层圆柱形爆炸容器内爆炸载荷及动态响应；第6章揭示了不同层数以及不同密度梯度的泡沫铝夹芯结构的吸能机理与抗爆特性；第7章进一步研究了基于泡沫铝夹芯板的多层复合结构圆柱形爆炸容器的抗爆机理与抗爆特性；第8章介绍了多层复合结构圆柱形爆炸容器轻量化设计与多目标优化方法。
样章试读
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前言
第1章 绪论 1
1.1 爆炸容器研究概况 1
1.2 圆柱形爆炸容器的研究内容与进展 2
1.2.1 爆炸容器内爆载荷研究 2
1.2.2 爆炸容器动力响应 5
1.2.3 泡沫铝材料及其夹芯结构力学行为 10
1.2.4 复合结构爆炸容器 12
1.2.5 爆炸容器设计方法 14
1.3 圆柱形爆炸容器研究存在的主要问题 15
参考文献 16
第2章 爆炸容器内爆炸基础与动力学理论 23
2.1 冲击载荷的特性 23
2.2 空气中爆炸载荷的确定 23
2.2.1 无限空气中冲击波载荷经验公式 23
2.2.2 正压作用时间和比冲量经验公式 25
2.3 冲击波的反射作用 26
2.3.1 冲击波正反射 26
2.3.2 冲击波斜反射 29
2.3.3 冲击波马赫反射 30
2.4 爆炸容器冲击载荷动力响应 31
2.4.1 单自由度模型动力系数理论推导 31
2.4.2 多自由度模型冲击载荷响应 32
2.4.3 单自由度模型与多自由度模型的算例对比 41
2.5 应力波在多层介质间的传播 44
2.6 圆柱壳振动响应理论 46
参考文献 48
第3章 冲击载荷下材料与结构的吸能机制 49
3.1 多胞材料结构与加载特性 49
3.1.1 蜂窝材料 49
3.1.2 泡沫材料结构与加载特性 55
3.2 多胞材料对冲击波的衰减作用 59
3.2.1 多胞材料的吸能机理 59
3.2.2 泡沫铝材料的R-P-P-L模型 59
3.2.3 一维冲击理论 60
3.2.4 泡沫铝压缩理论 62
3.2.5 应变率效应 65
3.3 复合材料夹层板 65
3.4 纳米多孔材料 66
3.4.1 纳米多孔铝材料 66
3.4.2 巴基球填充碳纳米管材料 71
3.4.3 单壁碳纳米管巴基纸 77
参考文献 84
第4章 圆柱形爆炸容器内爆炸模型与试验系统建立 86
4.1 爆炸容器实体模型 86
4.1.1 圆柱形爆炸容器设计 86
4.1.2 爆炸容器制造 87
4.2 数值模型建立 88
4.2.1 基本假设 88
4.2.2 椭球圆柱简化模型 89
4.2.3 爆炸压力容器实体模型 93
4.2.4 实体模型与简化模型的对比分析 93
4.3 测试系统建立 97
4.3.1 测试系统初始设计 98
4.3.2 内爆炸冲击响应测试结果分析 100
4.4 国内外压电传感器性能对比试验 106
4.4.1 试验系统设计 106
4.4.2 冲击振动及谐振影响因素分析 108
4.4.3 信号处理与分析 110
4.4.4 实测值与经验公式计算值的对比分析 111
4.4.5 实测值与数值模拟的对比分析 112
4.5 爆炸容器内爆炸参数测试系统改进 113
4.5.1 测试管更改 113
4.5.2 更换雷管及破片散布验证试验 114
4.5.3 测试系统改进 115
4.5.4 测试管改进前后测试结果对比 118
参考文献 120
第5章 圆柱形爆炸容器内爆炸载荷及动态响应 121
5.1 内爆炸载荷特征及分布规律 121
5.1.1 测点分布 121
5.1.2 典型位置的载荷特征 122
5.1.3 内壁冲击载荷分布规律 130
5.1.4 装药量对冲击载荷的影响 134
5.2 端盖处内爆炸载荷影响因素分析 136
5.2.1 椭球端盖动态强度特性 136
5.2.2 容器柱壳高径比影响 137
5.2.3 端盖长短轴比影响 138
5.2.4 平顶封头爆炸容器的讨论 140
5.3 应变响应特性 141
5.3.1 典型位置的应变响应特性 141
5.3.2 应变响应模态特性 148
5.3.3 应变分布规律 155
5.3.4 应变率分析 156
5.3.5 爆心位置对容器应变响应的影响 156
5.4 应变增长现象 159
5.4.1 圆柱形壳体的应变增长机理 160
5.4.2 典型装药下容器壳体的应变增长 162
5.4.3 装药位置对容器应变增长现象的影响 166
5.4.4 加强管对容器应变增长现象的影响 168
5.4.5 法兰对容器应变增长现象的影响 170
5.5 圆柱形爆炸容器内爆炸温度场研究 179
5.5.1 热电偶测温基本原理 180
5.5.2 内爆炸温度场数值模拟分析 181
5.5.3 内爆炸温度场测试结果分析 183
参考文献 185
第6章 泡沫铝及其夹芯结构吸能机理与动力学行为 186
6.1 闭孔泡沫铝材料压缩力学特性 186
6.1.1 PVDF压电计动态标定 186
6.1.2 不同应变率下压缩力学特性 190
6.2 泡沫铝夹芯结构抗爆试验研究 198
6.2.1 泡沫铝夹芯结构的冲击波衰减效应 198
6.2.2 单层泡沫铝夹芯板抗爆特性 205
6.2.3 双层泡沫铝夹芯结构的抗爆特性 214
6.2.4 三层泡沫铝夹芯结构的抗爆特性 216
6.3 泡沫铝夹芯板数值模拟研究 218
6.3.1 泡沫铝夹芯板数值模型建立 218
6.3.2 应力波泡沫铝中传播特性分析 220
6.3.3 泡沫铝密度梯度三明治结构的抗爆性能分析 222
参考文献 226
第7章 多层复合结构爆炸容器抗爆特性 227
7.1 泡沫铝夹芯复合结构爆炸容器吸能机理 227
7.1.1 数值模拟模型构建 227
7.1.2 复合结构爆炸容器冲击过程模拟 228
7.2 抗爆能力影响因素数值分析 229
7.2.1 炸药量对容器吸能的影响 229
7.2.2 内衬形式对容器吸能的影响 232
7.2.3 泡沫铝厚度对容器吸能的影响 234
7.2.4 芯层孔隙度对容器吸能的影响 235
7.2.5 端盖短轴尺寸对容器吸能的影响 236
7.3 圆柱形内衬爆炸容器抗爆特性试验 241
7.3.1 试验容器与试验方案 241
7.3.2 爆炸试验过程及现象 244
7.3.3 爆炸容器应变响应 246
7.3.4 试验和数值模拟比较 249
7.3.5 爆炸容器内衬预裂缝影响 250
7.3.6 炸药爆炸加载顺序影响 251
7.4 内衬结构形式对抗爆特性的影响 252
7.4.1 内衬结构形式与试验方案 252
7.4.2 抗爆试验过程及现象 254
7.4.3 内衬结构对爆炸容器应变响应的影响 255
7.4.4 内衬结构形式对抗爆特性的影响 258
7.4.5 内衬结构参数对容器抗爆特性的影响 263
7.5 重复加载条件下复合结构爆炸容器的抗爆特性 266
7.5.1 重复加载爆炸试验分析 266
7.5.2 重复加载爆炸容器抗爆特性数值计算分析 267
7.6 蜂窝夹芯复合结构爆炸容器抗爆特性数值研究 271
7.6.1 铝蜂窝夹芯爆炸容器细观模型 271
7.6.2 铝蜂窝夹芯爆炸容器的抗爆特性分析 273
参考文献 275
第8章 复合结构圆柱形爆炸容器的轻量化设计与优化 276
8.1 复合结构圆柱形爆炸容器的轻量化设计 276
8.1.1 外壳设计原则 276
8.1.2 复合结构内衬的设计原理 276
8.1.3 设计准则及轻量化设计实现 285
8.2 多层复合圆柱形爆炸容器的优化设计 289
8.2.1 BP神经网络及NSGA-Ⅱ遗传算法介绍 289
8.2.2 多目标问题的描述 292
8.2.3 多目标优化结果 294
参考文献 300
京公网安备 11010102004214号