侧向爆炸荷载下金属圆柱壳动力屈曲模态的实验研究

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1、振动与冲击第32卷第24期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK侧向爆炸荷载下金属圆柱壳动力屈曲模态的实验研究高福银，龙源，纪冲，路亮(1．解放军理工大学，南京210007；2．南昌陆军学院，南昌330103)摘要：对金属圆柱壳在其中心部位经受75g柱状TNT炸药侧向爆炸冲击时的动力屈曲进行了实验研究，系统分析了3种壁厚的金属圆柱壳在不同爆炸距离下受侧向爆炸冲击的变形历程、最终变形模式和能量分配方式。得出金属圆柱壳受侧向爆炸载荷时的4种典型屈曲模式及其相应的屈曲参数指标值，为金属柱壳结构爆炸破坏分级及结

2、构抗爆设计提供了实验依据。关键词：爆炸力学；圆柱壳；侧向局部冲击；动力屈曲；变形模式中图分类号：0383：E932．2文献标识码：ATestfordynamicbucklingmodesofametalliccylindricalshellsubjectedtolateralexplosionGAOFu—fin，LONGYuan，JIChong，LULiang(1．PLAUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210007，China；2．NanchangAcademyofAr

3、my，Nanchang330103，China)Abstract：Testswerepresentedfordynamicbucklingmodesofametalliccylindricalshellimpactedlaterallybyexplosionof75gcylindricalTNTdynamiteatitsmid-point．Forthemetalliccylindricalshellwiththreethicknessesunderdifferentdistanceofexplosion，itsdef

4、ormationtimehistory，finalmodesandenergydistributionswerestudied．Thebucklingparameterscorrespondingtoitsfourkindsoftypicalbucklingmodeswereobtained．Thetestresultsprovidedareferenceforclassificationofexplosionlocaldamageofmetalliccylindricalshellsanddesignoflocal

5、-damage--resistancestructures．Keywords：mechanicsofexplosion；cylindricalshell；dynamicbuckling；laterallocalimpact；deformationmode金属圆柱壳是石油化工管网及海洋平台支架等重属圆柱薄壳体承受侧向非对称脉冲载荷下的变形和运要工程结构中广泛使用的基本构件。另外，金属圆柱动方程；郭志昀等开展了90mm圆柱壳对侧向爆壳作为导弹、飞机等飞行器主体结构的典型元件，还被炸荷载弹性响应的实验研究，分析了圆柱壳弹性

6、响应广泛应用于航空、航天领域。常常产生大的塑性变形，的基本特征。陆赛华计算了柱壳受短时突加荷载作或发生局部或整体的断裂破坏而导致结构失去其原有用下的位移和内力响应，并与模拟结果进行了对比；刘功能。因此，研究圆柱壳结构在爆炸冲击载荷下的动理等¨。。对复杂载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲问力响应情况，对于预测结构的变形特征、提高结构的抗题进行了研究；李丹等研究了圆柱薄壳的动相变屈爆能力具有重要的工程应用价值。曲行为。由于爆炸荷载作用引起金属圆柱壳内部非常Jones等¨在实验和一些合理假定的基础上，分复杂而难以确定的应力传

7、播问题、圆柱壳应变率效应析了圆管大变形引起的局部变形和整体弯曲变形的耦等，所以侧向爆炸冲击荷载下金属圆柱壳动力响应问合；HooFatt等j、Wierzbicki等针对半无限长薄壳体题理论研究进展较缓慢。在侧向局部区域爆炸冲击载荷作用下的毁伤评估进行本文拟对金属圆柱壳在其中心部位经受侧向爆炸了理论研究；Neuberger等分析了空爆荷载下固支钢的动力屈曲模态进行实验研究，系统分析不同壁厚和板的瞬时动力响应和残余变形；Rushton等针对直径爆炸距离条件下圆柱壳的变形历程、破坏特征及典型324mm、壁厚9．5mm的无缝钢

8、管进行了内部装药爆炸破坏形态，得出金属圆柱壳受侧向爆炸载荷时的典型实验研究，由于药量较小(0．8kgPE4炸药)只观察到屈曲模式及其相应的屈曲参数指标值，以期为此类问了管壁的膨胀鼓包现象；孙韬等给出了两端自由金题的理论分析和工程应用提供有益参考。1实验方案基金项目：国家自然科学基金项目(11102233，51178460)收稿日期：2012—1