环向聚能装药的数值模似与应用研究

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1、夺留种違若若大赛Ｕ打ｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａ打ｄＴｅｃｈｎｏｌｏ呂ｙｏｆＣｈｉｎａｙ博±学位论文戀坏向裹能装药巧教值横拉与应用研苑论文题目—作者姓名＾王程力学＊学科专业化地武教援碰＾导师姓名＿＿二〇－Ａ年九完成时间木固＃赛遍若大赛博±学位论文ｍ环向聚能装药的数值模拟与应用研究作者姓名：陈伟学科专业：工程力学导师姓名；化兆武教授马宏吴副教授完成时间二〇—五年九月十六日：Ｕｎｉｖｅｒｓ

2、ｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ乂，ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｂｒＤｏｃｔｏｒｓＤｅｇｒｅｅ脚ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＲａｄｉａｌＳｈａｅｄｐｐｐＣｈａｒｅｇ’ＡｕｔｈｏｒｓＮａｍｅ：ＷｅｉＣｈｅｎｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ：ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓＳｕｅｒｖｉｓｏｒｒｏｆｈａｏｗｕｈｅｎｒｏｆｎｈａｏａｐ：Ｐ．ＺＳ＆Ａ．Ｐ．Ｈｏ

3、ｇＭ＊Ｆｉｎｉｓｈｅｄｔｉｍｅ：Ｓｅｔｅｍｂｅｒ１６２０１５ｐ，中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。ｏ．ｉ．作者签名：巧々７签字日期：ｗｒ诚中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥；有学

4、位论文的部分使用权，即＾校有权按有关规定向国家有关部口或机构送交’论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借闽，可Ｗ将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制一手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。□保密（年）材公开＿＿作者签名：聲牛导师签名：￣义签字日期？签字日期：３；７／ｋ（Ｃ！〇．摘耍摘要环向聚能装药是在传统锥形聚能装药的基础

5、上发展而来的，其显著特点是药型罩的结构为环型，区别于圆锥药型罩和线型药型罩。装药起爆后，在爆轰压力的作°用下环向聚型罩被压跨，形成％０与装药轴线垂直的圆盘射流向外（内）。喷射，达到同时破坏多个方向目标的目的正是由于上述结构特点，使得环向聚能装药具有广泛的军事和工业应用价值，对其进行设计和研究具有十分重要的意义。岩巷掘进工程爆破中掏槽爆破存在炮孔利用率低、爆破震动强度大，Ｗ及中＂深孔露天台阶爆破超深严重、岩石破碎不均匀等问题，针对上述问题提出采用先＂的爆破思想，通过改变炮

6、孔装药结构来提高炮孔利用率和岩石破碎率切后掏，。降低爆破振动，ｔｕ及消除超深或尽量减小超深，进而提高循环进尺一本文首先基于聚能原理和炮孔的具体形态，设计了种壳体环向聚能致裂器，并对其可斤性进行了实验验证。其结构特点是：直接利用壳体材料作为聚能材料，在圆形管壳上设置多个聚能环，，装药起爆后在轴向同时形成多排环向聚能射流圆盘刀，对周围目标介质进行侵彻致裂。为了减少非装药段管壳爆炸后形成破片对实验结果产生的影响，聚能环间采用装药分层器隔开，优化后的环向聚能致裂器的结构不仅提高了炸

7、药能量的利用率，而且能够有效避免由端点起爆导致的射流发生偏转，在此基础上研究了小尺寸环向聚能致裂器的侵彻性能。最后对环向聚能射流在运动过程中的受力情况进行了分析，由于环向聚能装药的结构特点，射流很容易在径向拉伸（速度梯度的存在）和切向拉伸的双重作用下从射流头部至杆体依次断裂成非连续的点状射流圆盘，因此过大的炸高将导致射流的侵彻能力急剧下降。根据相似准则，在无缝钢管内淺筑的水泥砂浆进行掏槽爆破模拟实验。实验结果表明，，掏槽眼成型质量好环向聚能致裂器爆破后具有良好的掏槽爆破效果

8、，孔壁平整，炮孔利用率达到９８％。结合射流破岩及岩石爆破原理对环向聚能致裂器的爆炸致裂机理进行了分析，由于聚能射流的侵彻作用，在孔壁环向产生初始诱导裂缝，并在后续爆生气体的准静态载荷作用下，裂缝在气模和应力集中的共同作用下向前护展，能够有效形成交错的裂纹网络。最后提出利用环向聚能致裂器解决中深孔露天台阶爆破超深和大块率问题。一数值模拟作为研究聚能装药的有效技术手段之，能够形象的再现射流形成的细微观过程，，弥补了实验测量技术的不