爆炸冲击波的毁伤效果
冲击波超压破坏标准
冲击波超压破坏标准冲击波超压破坏标准是衡量冲击波对物体造成破坏的标准。
在爆炸、冲击、碰撞等极端事件发生时，冲击波超压破坏标准对于评估物体的损伤程度、预测结构的稳定性以及保护人员安全等方面具有重要意义。
一、冲击波超压破坏标准的定义冲击波超压破坏标准通常是指冲击波在某一点产生的超压值，该值超过了物体在该点的抗压强度，从而导致物体破坏。
冲击波超压破坏标准通常用字母P来表示，其单位是帕斯卡（Pa）。
二、冲击波超压破坏标准的计算方法冲击波超压破坏标准的计算方法通常基于物理模型和实验数据。
首先，需要了解冲击波在物体表面产生的超压值与物体的抗压强度之间的关系。
这可以通过对物体进行冲击试验和压力测试来获得。
然后，利用冲击波传播速度和物体距离冲击源的距离等参数，可以计算出冲击波在物体表面产生的超压值。
最后，将该超压值与物体的抗压强度进行比较，即可得出冲击波超压破坏标准。
三、冲击波超压破坏标准的应用冲击波超压破坏标准可以应用于多个领域，如军事、工业和民用建筑等。
在军事方面，冲击波超压破坏标准可用于评估武器爆炸时对人员和装备的损伤程度，为作战指挥和武器设计提供依据。
在工业方面，冲击波超压破坏标准可用于评估设备在爆炸和冲击等情况下的安全性，提高设备的可靠性和稳定性。
在民用建筑方面，冲击波超压破坏标准可用于评估建筑物在爆炸和地震等情况下的安全性，保障人民群众的生命财产安全。
四、冲击波超压破坏标准的局限性虽然冲击波超压破坏标准对于评估物体损伤程度和结构稳定性具有重要意义，但该标准仍存在一定的局限性。
首先，冲击波超压破坏标准的计算方法需要依赖于物理模型和实验数据，而这些数据可能存在误差或不完全可靠。
其次，冲击波在物体表面产生的超压值受到多种因素的影响，如冲击源的能量、爆炸物的性质、气体的压力和温度等，这些因素可能难以准确预测和控制。
最后，不同物体在不同环境下的抗压强度存在差异，因此需要根据具体情况对冲击波超压破坏标准进行调整和修正。
爆破安全技术--爆破冲击波
爆破安全技术--爆破冲击波无约束的药包在无限的空气介质中爆炸时，在有限的空气中会迅速释扩大量的能量，导致爆炸气体产物的压力和温度局部上升。
高压气体在向四周迅速膨胀的同时，急剧压缩和冲击药包四周的空气，使被压缩的空气的压力急增，形成以超音速传播的空气冲击波。
装填在药室、深孔和浅孔中的药包爆炸产生的高压气体通过岩石裂缝或孔泄漏到大气中，也会产生冲击波。
空气冲击波具有比自由空气更高的压力(超压)，会造成爆区四周建、构筑物的破坏和人类器官的损伤或心理反应。
人员承受空气冲击波的同意超压不应当超过0．01×105Pa。
在不同超压下人员遭受损伤的程度如表6—2所示。
表6—2 人员损伤等级冲击波对建筑物的破坏等级如表6—3.冲击波对人员及建、构筑物的损伤程度，按超压的大小来判别。
超压按下式计算：式中：Q装药量(炭爆破为总药量，秒差爆破为最大一段药量)，kg；R自爆破中心到测定的距离，m。
表6—3 空气冲击波对建筑物的破坏等级参数见表6—4.表6—4 H、B系数空气冲击波随着距离的增加波强逐渐下降而变成噪声和亚声。
噪声和亚声是空气冲击波的持续。
超压低于7×103Pa为噪声和亚声。
爆破产生的噪声不同于一般噪声(连续噪声)，它继续时间短，属于脉冲噪声。
这种噪声对人体健康和建筑物都有影响，120dB 时，人就感到痛苦，150dB时，一些窗户破裂。
在井下爆破时，除了空气冲击波以外，在它后面的气流也会造成人员的损伤。
如当超压为0．03～0．04×105Pa，气流速度达60～80m／s，更加加重了对人体的损伤。
在露天的台阶爆破中，空气冲击波容易衰减，波强较弱。
它对建筑物的破坏主要表现在门窗上，对人的影响表现在听觉上。
在爆破制定和施工时，为了防止空气冲击波对四周建、构筑物的破坏，必须估算空气冲击波的安全距离，对药包在地面爆炸时，空气冲击波对人员的最小安全距离R可按下式求出：R=KQ1/3 (6—4)式中：Q炸药量，kg；K系数，有掩蔽体取15；无掩蔽体取30.空气冲击波的危害范围受地形因素的影响，遇有不同地形条件可适当增减。
爆炸冲击波的毁伤效果
爆炸冲击波的毁伤效果爆炸冲击波的毁伤效果在天津港8.12的重大火灾爆炸事故中，许多读者从新闻画面中看到，距离爆炸地点很远的住宅楼，门窗玻璃都被震碎，甚至屋内陈设的物品也遭到严重破坏。
爆炸冲击波到底有多大威力？如何简单估算爆炸物冲击波的破坏半径？对此问题，本刊邀请了火炸药专家曹非撰文进行解析。
爆炸的破坏、杀伤效应来源于冲击波和高速破片。
对于大当量爆炸物来说，冲击波占据了爆炸破坏效应的大头。
爆炸冲击波的破坏作用可用峰值超压、持续时间和冲量三个特征参数衡量。
爆炸发生时，爆炸物剧烈反应产生大量气体，从而在局部形成远高于环境气压的超高气压，气压达到最大时的压强指数即峰值超压。
持续时间则指一定区域中，超过某个阈值的气压从出现到消失的时间。
冲量则是指爆炸发生时，冲击波气浪的总质量与推进速度。
在爆炸发生时，冲击波以波阵面的形态产生和传播。
冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关。
在其它条件相同的情况下，爆炸能量越大，冲击波强度越大，波阵面上的超压也越大。
爆炸试验的结果证明，当峰值超压达到5～6KPa （也称千帕）时，爆炸区域的门窗玻璃就会被震碎。
当峰值超压达到70～lOOKPa时，冲击波可以推倒砖墙。
当峰值超压达到300KPa时，冲击波能破坏大型钢架结构。
对于人员的杀伤效应，当峰值超压达到19.6KPa时，爆炸区域的人体就会受到损伤。
峰值超压达49～98KPa时，将严重损伤人体的内脏，致人重伤或死亡。
大于98KPa时，爆炸区域无防护的个人将立即死亡。
那么，多大威力的炸药爆炸能够达到这样的摧毁效应呢？根据爆炸试验的实测结果，1000千克TNT炸药爆炸时，距离爆炸中心5米处的峰值超压高达2940KPal距离爆炸中心32米处，爆炸产生的峰值超压仍高迟50KPa，也就是说爆炸时处于此地的无防护人员仍有可能重伤或死亡。
在距离爆炸中心60米处，峰值超压仍达19KPa，能够使人体受到损伤。
距离爆炸中心144米处，峰值超压仍有5KPa，能够震碎门窗玻璃。
冲击波作用
冲击波作用冲击波作用冲击波是一种特殊的波动形式，产生于物体的爆炸、撞击或飞行时超过声速的运动过程中。
它具有很高的能量和破坏力，对周围环境产生巨大的冲击力和压力。
冲击波的作用范围广泛，从医学治疗到工程爆破，都有着重要的应用。
冲击波在医学领域中，有着广泛的用途。
可用于肾结石碎石术、钙化性肩袖病、十字韧带损伤等疾病的治疗。
冲击波通过高压脉冲的形式，作用于人体组织，产生机械性的冲击力和压力，将病变组织破坏，从而达到治疗的效果。
利用冲击波治疗的方法，既无需手术，又可以将伤害降到最低，充分保护患者的身体健康。
在工业领域中，冲击波也有着重要的应用。
工程爆破是利用冲击波作用实现地质、水利等工程建设的一种技术手段。
通过爆破能量的释放，产生巨大的冲击波，将岩石和土壤击碎，从而实现挖掘和工程施工的目的。
冲击波的作用灵活、效果明显，可以大大降低工程施工的难度和成本，提高工作效率。
此外，在军事领域中，冲击波也有着重要的应用价值。
冲击波可以用于破坏敌方设施和武器装备，具有极强的毁灭性。
例如，冲击波可以用于破坏敌方地堡、军舰等重要目标，对敌方造成巨大的伤害和损失。
此外，冲击波还可以用于引爆地雷和炸药等爆炸物，实现对敌方装备的有效破坏。
冲击波对于人体和环境的影响也是不可忽视的。
冲击波的传播速度很快，能量和压力很大，因此能够引起强烈的震动和冲击力。
长时间暴露在冲击波作用下，会对人体产生负面影响，如听力损伤、脑震荡等。
一些高强度冲击波还会对建筑物和设备等造成损害，甚至引发火灾和爆炸等危险事件。
为了减少冲击波的作用，需要采取相应的防护措施。
在医学领域，医生会根据患者的具体情况，选择合适的治疗方法和剂量，以最大限度地减少对身体的伤害。
在工程施工中，工人会采取隔离措施和安全操作，确保冲击波对人体的影响降到最低。
此外，需要加强冲击波监测和预警工作，及时采取措施，保护人体健康和环境安全。
总之，冲击波作用范围广泛，具有很高的能量和破坏力。
它在医学、工业和军事领域中，都有着重要的应用价值。
爆炸冲击波对人的伤害标准
爆炸冲击波对人的伤害标准
爆炸冲击波对人的伤害标准主要取决于冲击波的强度和作用时间。
当冲击波超压在20kPa～30kPa内时，足以使大部分砖木结构建筑物受到强烈破坏。
冲击波对人体造成的损伤称为爆震伤，包括直接损伤和间接损伤。
直接损伤主要是由冲击波波阵面上的超压引起的，损伤程度取决于压力峰值的大小、正压作用时间长短以及压力上升速度快慢。
冲击波的高温还可引起体表或呼吸道烧伤。
间接损伤主要是由冲击波的动压（高速气流冲击力）将人体抛掷和撞击以及作用于其他物体后再对人体造成伤害。
爆炸冲击波的危害范围较大，人员在未作抗爆加强的建筑物内可能会受到严重伤害或死亡。
预计人员受到的伤害程度取决于冲击波的超压大小和作用时间。
当冲击波超压在一定范围内时，可能导致人员死亡或严重伤害；而在较低超压下，人员可能暂时失去听力或听力受到损害，但不发生直接冲击波作用下的死亡或严重伤害。
需要注意的是，炸药在特殊环境下具有广泛的应用，但其安全性仍需关注。
在实际生活中，应尽量减少爆炸事故的发生，加强安全防范措施，降低爆炸冲击波对人员和建筑物的伤害。
爆炸冲击波对装甲车辆的毁伤效能
收稿日期：2016-10-15修回日期：2016-12-23作者简介：赵旭东（1994-），男，山东枣庄人，硕士研究生。
研究方向：弹药保障与安全技术。
摘要：针对弹药爆炸对装甲车辆毁伤这一复杂问题进行了合理的简化，研究冲击波对靶板的作用过程。
利用AUTODYN 软件对爆炸冲击波对靶板的作用过程进行了数值模拟，分析了靶板前后空气压力的变化情况，得到爆炸冲击波作用下靶板中心的挠度值，并与理论计算结果相对比，二者具有良好的一致性，为下一步冲击波的毁伤效能研究提供参考。
关键词：爆炸冲击波，毁伤，挠度中图分类号：O383.3；TJ811文献标识码：ADOI ：10.3969/j.issn.1002-0640.2017.12.023爆炸冲击波对装甲车辆的毁伤效能赵旭东，刘国庆，高兴勇（军械工程学院，石家庄050003）Study on Damage Efficiency of Blast Wave to Armored VehicleZHAO Xu-dong ，LIU Guo-qing ，GAO Xing-yong （Ordnance Engineering College ，Shijiazhuang 050003，China ）Abstract ：The complex problem about damage to the armored vehicle by ammunition explosion issimplified reasonably.The effect of shock wave on the target is researched.Deformation of the plateunder impulsive loading of blast wave is simulated by AUTODUN software.The change of air pressure around the plate is analyzed.Deflection of plate under blast wave is obtained.The simulated datacomplys well with the theoretical results ，which can provide reference for the following study on thedamage efficiency of shock wave.Key words ：blast wave ，damage ，deflection 0引言冲击波毁伤是战斗部对目标毁伤的重要形式。
爆炸冲击波
爆炸冲击波集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-19．3．3爆炸冲击波及其伤害、破坏作用压力容器爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量3种形式表现出来。
后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。
1)爆炸冲击波冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。
容器破裂时，器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气受到冲击波而发生扰动，使其状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中的传播就成为冲击波。
在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。
开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。
如此反复循环数次，压力渐次衰减下去。
开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△p。
多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。
超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。
冲击波伤害、破坏作用准则有：超压准则、冲量准则、超压一冲量准则等。
为了便于操作，下面仅介绍超压准则。
超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值，便会对目标造成一定的伤害或破坏。
超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表28—9和表28一10。
2)冲击波的超压冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。
冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为：衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近为2．5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1个大气压n=1．5。
比与q 实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果R与R与q之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下：利用式(28—52)就可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压。
装药量对温压炸药爆炸毁伤威力的影响
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８３５２.２０２３.０４.００６装药量对温压炸药爆炸毁伤威力的影响❋王㊀闯㊀李亚宁㊀李㊀建㊀王伯良南京理工大学化学与化工学院(江苏南京ꎬ２１００９４)[摘㊀要]㊀为了获得温压炸药装药量对近地空中爆炸的能量输出结构的影响规律ꎬ开展了质量为０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ的温压炸药近地空爆试验ꎬ并使用压力传感器㊁高速摄像机㊁红外热成像仪记录了爆炸冲击波和爆炸火球参数ꎮ使用ＴＮＴ超压经验公式对０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ装药的空中入射冲击波㊁地面冲击波的超压峰值进行拟合ꎬ建立了冲击波超压峰值衰减规律方程ꎮ根据高速摄像机和红外热成像仪的测试结果ꎬ建立了基于装药量的爆炸火球直径㊁火球持续时间和火球温度最高时刻热通量的拟合方程ꎮ对比０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ装药的爆炸火球图像和温度曲线可以看出:随着装药量的增加ꎬ爆炸火球的最高温度㊁火球尺寸(直径ˑ高度)以及持续时间均有一定的增加ꎬ高温区域在火球面积中的占比也有所提升ꎮ[关键词]㊀温压炸药ꎻ冲击波超压ꎻ冲击波冲量ꎻ爆炸火球尺寸ꎻ爆炸火球温度[分类号]㊀ＴＪ５５ꎻＯ３８１ＴｈｅＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＣｈａｒｇｅＱｕａｎｔｉｔｙｏｎｔｈｅＥｘｐｌｏｓｉｏｎＤａｍａｇｅＰｏｗｅｒｏｆＴｈｅｒｍｏｂａｒｉｃＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓＷＡＮＧＣｈｕａｎｇꎬＬＩＹａｎｉｎｇꎬＬＩＪｉａｎꎬＷＡＮＧＢｏｌｉａｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ＪｉａｎｇｓｕＮａｎｊｉｎｇꎬ２１００９４) [ＡＢＳＴＲＡＣＴ]㊀Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｌａｗｏｆｃｈａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｏｕｔｐｕｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｅｘｐｌｏ￣ｓｉｖｅｓｉｎｔｈｅｎｅａｒ￣ｇｒｏｕｎｄａｉｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓꎬｔｈｅｎｅａｒ￣ｇｒｏｕｎｄａｉｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｔｅｓｔｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｅｘｐｌｏｓｉｖｅｗｉｔｈａｍａｓｓｏｆ０.５ꎬ１.０ꎬａｎｄ２.０ｋｇｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ.Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓｈｏｃｋｗａｖｅａｎｄｆｉｒｅｂａｌｌｗｅｒｅｒｅｃｏｒｄｅｄｕｓｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒｓꎬｈｉｇｈ￣ｓｐｅｅｄｃａｍｅｒａｓꎬａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｔｈｅｒｍａｌｉｍａｇｅｒｓ.ＴｈｅＴＮＴｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｅｍｐｉｒｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｉｔｔｈｅｐｅａｋｏｖｅｒ￣ｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｓｈｏｃｋｗａｖｅｉｎｔｈｅａｉｒｏｒｏｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄａｆｔｅｒｔｈｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｏｆ０.５ꎬ１.０ꎬａｎｄ２.０ｋｇｃｈａｒｇｅｓꎬａｎｄｔｈｅｅｑｕａ￣ｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｌａｗｏｆｔｈｅｐｅａｋｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｓｈｏｃｋｗａｖｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ.Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｅｓｔａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈ￣ｓｐｅｅｄｃａｍｅｒａａｎｄｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｔｈｅｒｍａｌｉｍａｇｅｒꎬｆｉｔｔｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒꎬｄｕｒａｔｉｏｎꎬａｎｄｈｅａｔｆｌｕｘａｔｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｍｅｎｔｏｆｔｈｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｆｉｒｅｂａｌｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｈａｒｇｅａｍｏｕｎｔｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ.Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｉｍａｇｅｓａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｕｒｖｅｓｏｆ０.５ꎬ１.０ꎬａｎｄ２.０ｋｇｅｘｐｌｏｓｉｏｎｆｉｒｅｂａｌｌｓꎬｉｔｃａｎｂｅｓｅｅｎｔｈａｔꎬａｓｔｈｅｃｈａｒｇｅａｍｏｕｎｔｉｎ￣ｃｒｅａｓｅｓꎬｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬｔｈｅｓｉｚｅ(ｄｉａｍｅｔｅｒˑｈｅｉｇｈｔ)ꎬａｎｄｔｈｅｄｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｒｅｂａｌｌｈａｖｅａｌｌｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏａｃｅｒ￣ｔａｉｎｅｘｔｅｎｔꎬａｎｄｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｒｅａｓｉｎｔｈｅｆｉｒｅｂａｌｌａｒｅａｈａｓａｌｓｏｉｎｃｒｅａｓｅｄ.[ＫＥＹＷＯＲＤＳ]㊀ｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓꎻｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅꎻｉｍｐｕｌｓｅｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅꎻｓｉｚｅｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｆｉｒｅｂａｌｌꎻｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｆｉｒｅｂａｌｌ０㊀引言温压炸药是一种常用的混合炸药ꎬ主要由高能单质炸药㊁铝粉㊁助燃剂㊁黏结剂㊁钝感剂等多种组分混合而成ꎮ在温压炸药发生爆轰后ꎬ铝粉和爆轰产物抛撒在空气中ꎬ发生二次反应ꎬ延长了冲击波和火球的作用时间ꎮ温压炸药具有明显优于常规炸药的压力效应和温度效应ꎮ㊀㊀世界各国对于温压炸药的研究主要集中在配方研制㊁爆轰特性及释能机理等方面ꎮ温压炸药的爆炸过程可以分为３个阶段[１￣２]:爆轰反应阶段ꎬ持续时间约为数微秒ꎬ主要进行分子形式的氧化还原反应ꎬ不从周围空气吸取氧气ꎻ无氧燃烧阶段ꎬ持续时第５２卷㊀第４期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.５２㊀Ｎｏ.４㊀２０２３年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ａｕｇ.２０２３❋收稿日期:２０２２￣１１￣２２第一作者:王闯(１９９７－)ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事装药参数对温压炸药爆炸特性的影响研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:６４９９０６７１１＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:王伯良(１９６４－)ꎬ男ꎬ教授ꎬ博导ꎬ主要从事混合炸药配方设计及其应用技术研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｂｏｌｉａｎｇｗａｎｇ＠ｎｊｕｓｔ.ｅｄｕ.ｃｎ间约为数百微秒ꎬ主要是爆轰产物与铝粒子的氧化还原反应ꎬ不消耗环境中的氧气ꎻ有氧燃烧阶段ꎬ主要是可燃粒子与环境中氧气的混合燃烧ꎬ需要从环境中吸取氧气ꎮ有氧燃烧反应阶段的持续时间较长ꎬ一般为数毫秒ꎬ在一定程度上影响爆炸冲击波的冲量和爆炸火球的持续时间ꎮ目前ꎬ对温压炸药爆炸毁伤威力的评估主要包括冲击波超压㊁冲击波冲量㊁爆炸火球温度㊁爆炸火球尺寸和爆炸火球的持续时间等参数ꎮ李世民等[３]㊁耿振刚等[４]进行了温压炸药空爆的数值模拟研究ꎬ并根据数值模拟结果提出了空中冲击波超压峰值的衰减公式ꎬ可预估空中冲击波的超压峰值ꎮ温压炸药㊁ＴＮＴ和ＲＤＸ炸药的静爆试验表明[５￣７]:在距离爆心相同位置处温压炸药爆炸的超压和冲量显著大于ＲＤＸ和ＴＮＴꎻ并且在３种炸药中ꎬ温压炸药爆炸火球的尺寸最大㊁持续时间最长ꎮ温压炸药的超压峰值衰减速率远远低于ＴＮＴ[８￣１０]ꎮ以往研究结果可以较好地反映出温压炸药的压力特性ꎻ但是ꎬ由于缺少对爆炸火球参数的测试与分析ꎬ不能全面说明温压炸药的爆炸特性ꎮ仲倩[１１]通过分析研究单项毁伤概率与对比距离的关系ꎬ建立了综合毁伤概率模型ꎬ并结合实例分析了各毁伤元的致死概率ꎮ宋先钊等[１２]㊁肖伟[１３]进行了含铝炸药和新型云爆剂的静爆试验ꎬ测试了含铝炸药和新型云爆剂的冲击波参数与火球参数ꎬ并且对含铝炸药和新型云爆剂的毁伤效应进行了评估ꎻ但因只进行了单一质量的爆炸试验ꎬ测试分析结果不具有普遍性ꎮ本文中ꎬ选取一种典型配方的温压炸药ꎬ开展０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ的温压炸药静爆试验ꎬ获得不同质量温压炸药的爆炸冲击波参数和火球参数的衰减规律ꎻ在现有数据基础上ꎬ建立了与试验过程吻合度较高的经验公式ꎬ阐述了温压炸药爆炸的释能过程ꎮ１㊀试验部分１.１㊀试验样品采用溶剂挥发法制备出温压炸药造型粉ꎬ并在１２０ＭＰａ的比压㊁３０ｓ保压时间的条件下压装成型ꎬ压制出装药量为０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ的温压炸药药柱ꎬ装药密度约为１.８５ｇ/ｃｍ３ꎮ组分如表１所示ꎮ１.２㊀试验方法传爆药柱为１０ｇ８７０１炸药ꎬ使用８＃电雷管在药柱上端面中心起爆ꎮ试验场地总体布局见图１ꎮ将被试样品竖直放置于支架上ꎬ药柱中心距地面１ｍꎮ表１㊀温压炸药的组分Ｔａｂ.１㊀Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｅｘｐｌｏｓｉｖｅ％编号组分ｗ１＃ＲＤＸ３５２＃铝粉３０３＃ＡＰ３０４＃其他５㊀㊀㊀图１㊀测试示意图(单位:ｍ)Ｆｉｇ.１㊀Ｔｅｓｔｄｉａｇｒａｍ(ｕｎｉｔ:ｍ)为测试爆炸后的冲击波参数ꎬ在距离爆心地面投影２㊁４㊁６㊁８㊁１０ｍ处各布置一组壁面压力传感器和一组自由场压力传感器ꎬ总计１０个ꎮ自由场传感器高为１ｍꎬ壁面传感器与地面齐平ꎮ同时ꎬ使用高速摄像机与红外热成像仪分别记录爆炸火球的动态变化过程与火球表面温度的变化过程ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀空中冲击波参数０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ的温压炸药爆炸后的空中冲击波的超压时程曲线如图２所示ꎮ在２㊁４ｍ处的测点都具有２个峰值:第１个超压峰值是爆炸产生的入射冲击波超压ꎻ第２个超压峰值是地面反射的冲击波ꎮ距爆心６~１０ｍ处的超压只有一个峰值ꎬ这是因为马赫波在不断地升高ꎬ当马赫波传播到６ｍ处的测点时ꎬ高度已经超过自由场压力传感器了ꎻ因此ꎬ距爆心６~１０ｍ处测得的全部是马赫波的超压ꎮ㊀㊀０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ温压炸药爆炸后ꎬ距爆心２~１０ｍ处的空中冲击波超压峰值如表２所示ꎮ可以看出:冲击波的衰减十分迅速ꎬ装药量为０.５ｋｇ时ꎬ４ｍ处测点超压峰值为２ｍ处的３０％ꎻ装药量为１.０ｋｇ时ꎬ４ｍ处测点超压峰值为２ｍ处的１９％ꎻ装药量为２.０ｋｇ时ꎬ４ｍ处测点超压峰值为２ｍ处的１７％ꎮ随着装药量的提高ꎬ冲击波超压峰值的衰减速度也越来越快ꎮ㊀㊀球形ＴＮＴ炸药在无限空域中的超压衰减公式Δｐ＝ａ３ｍｒ＋ｂ３ｍｒæèçöø÷２＋ｃ３ｍｒæèçöø÷３ꎮ(１)８３ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第４期㊀㊀(ａ)０.５ｋｇ㊀㊀(ｂ)１.０ｋｇ㊀㊀(ｃ)２.０ｋｇ图２㊀空中冲击波超压￣时间曲线Ｆｉｇ.２㊀Ｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ￣ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｓｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｉｎｔｈｅａｉｒ表２㊀空中冲击波超压峰值Ｔａｂ.２㊀ＰｅａｋｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｉｎｔｈｅａｉｒｋＰａ装药量/ｋｇ爆心距离/ｍ２４６８１００.５１２６.４９３８.５５３３.０４２４.７５１４.８０１.０２４７.４４４７.８７４３.６０３２.６３１８.０１２.０４６２.６８７９.２４６９.６３４３.８８２４.６０式中:ａ㊁ｂ㊁ｃ为常数ꎻｍ为炸药的质量ꎻｒ为距爆心距离ꎬ１ｍɤｒɤ１５ｍꎻΔｐ为冲击波超压ꎮ㊀㊀为证实２~４ｍ处的超压峰值为入射超压ꎬ６~１０ｍ处的超压峰值为马赫反射的超压ꎬ使用式(１)对不同装药量的温压炸药爆炸后空中冲击波在距爆心２㊁４ｍ处的超压峰值进行拟合ꎮ式(１)中ꎬａ㊁ｂ㊁ｃ３个系数分别为２３０.８７㊁－７５７.１６㊁２４９２.８４ꎬＲ２＝０.９９７９ꎮ使用该拟合公式计算０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ温压炸药爆炸后在距爆心２~１０ｍ处的冲击波超压峰值ꎬ结果如表３所示ꎮ与表２对比ꎬ表３中距爆心２㊁４ｍ处的超压峰值较为接近ꎬ但距爆心６~１０ｍ处的超压峰值明显低于试验时测得的超压峰值ꎬ可以进一步证明距爆心６ｍ处测点测得的冲击波为马赫波ꎮ表３㊀拟合得到的冲击波超压峰值Ｔａｂ.３㊀ＦｉｔｔｅｄｐｅａｋｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｋＰａ装药量/ｋｇ爆心距离/ｍ２４６８１００.５１２８.２５３５.４８２３.０７１７.８９１１.９９１.０２４３.７５４９.３５２８.９９２１.９０１５.４５２.０４６７.８４７５.４６３８.１６２７.３１２２.０５㊀㊀冲击波的冲量是衡量毁伤效应的主要参数之一ꎮ根据图３ꎬ在距爆心２ｍ和４ｍ处取两个冲量区间(Ｉ１和Ｉ２)ꎮ本次试验中:Ｉ１是入射冲击波的冲量ꎻＩ２是反射波与入射冲击波叠加的冲量ꎮ㊀㊀图３㊀冲量划分示意图Ｆｉｇ.３㊀Ｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｉｍｐｕｌｓｅ㊀㊀可以看出:距爆心２ｍ处ꎬＩ１>Ｉ２ꎻ距爆心４ｍ处ꎬＩ１<Ｉ２ꎮ说明反射冲击波是在不断增强的ꎮ不同装药量的温压炸药爆炸后ꎬ入射冲击波的冲量结果列于表４ꎮ２.０ｋｇ温压炸药爆炸后ꎬ距爆心２ｍ处Ｉ２占总冲量的３４.４％ꎬ距爆心４ｍ处Ｉ２占总冲量的表４㊀距爆心２、４ｍ处的冲击波冲量Ｔａｂ.４㊀Ｉｍｐｕｌｓｅｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｓａｔａｄｉｓｔａｎｃｅｏｆ２ｍａｎｄ４ｍｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｅｎｔｅｒＰａ ｓ装药量/ｋｇ２ｍＩ１Ｉ２４ｍＩ１Ｉ２０.５４５.１４３４.９２１１.８７６１.６７１.０８７.９９５６.９０２５.２７８４.９１２.０１７３.４２９１.０１４８.４６１１５.７５９３２０２３年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀装药量对温压炸药爆炸毁伤威力的影响㊀王㊀闯ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀表５㊀空中冲击波的总冲量Ｔａｂ.５㊀ＴｏｔａｌｉｍｐｕｌｓｅｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｉｎｔｈｅａｉｒＰａ ｓ装药量/ｋｇ爆心距离/ｍ２４６８１００.５８０.０２７３.１２５２.９３３６.６９２６.５４１.０１４６.３３１０３.０４７４.０４５１.９１４１.９０２.０２６４.６５１６７.９７１１３.９７８２.１７５１.１４㊀㊀(ａ)０.５ｋｇ㊀㊀(ｂ)１.０ｋｇ㊀㊀(ｃ)２.０ｋｇ图４㊀地面冲击波超压￣时间曲线Ｆｉｇ.４㊀Ｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ￣ｔｉｍｅｃｕｒｖｅｓｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｏｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄ６８.９％ꎬ说明反射冲击波对总冲量的增强是不可忽略的ꎮ对不同测点处的超压时程曲线求取一个总冲量ꎬ列于表５ꎮ可以看出ꎬ随着距离的增加ꎬ冲量呈现减小的趋势ꎮ２.２㊀地面冲击波参数图４给出了０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ温压炸药爆炸后的地面冲击波压力时程曲线ꎮ形成马赫波的临界角φ０通常为４０ʎꎮ炸药高度为１ｍꎬ距离爆心最近的２ｍ处ꎬφ０＝６３.４３ʎ>４０ʎꎮ随着距离的增加ꎬφ０不断增大ꎬ且２㊁４ｍ处只有一个超压峰值ꎻ因此ꎬ测得的地面冲击波全部是马赫反射的冲击波ꎮ㊀㊀地面冲击波超压峰值如表６所示ꎮ使用式(１)对各个对比距离的超压峰值进行拟合ꎮａ＝５１５.３４㊁ｂ＝－１９４５.３５㊁ｃ＝５１７４.７６ꎬＲ２＝０.９９７４ꎬ拟合程度较高ꎬ可以为不同质量的ＲＤＸ基温压炸药地面冲击波经验计算提供参考ꎮ表６㊀地面冲击波的超压峰值Ｔａｂ.６㊀ＰｅａｋｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｏｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄｋＰａ装药量/ｋｇ爆心距离/ｍ２４６８１００.５３１３.０１７４.９６４１.４９２７.３９１８.３２１.０５４６.６９１１１.０４６１.７２３９.８１２５.１１２.０９９７.８５２１０.３３８２.８０５２.７０３８.０１㊀㊀地面冲击波的冲量如表７所示ꎮ随着装药量的增大ꎬ空中冲击波㊁地面冲击波的超压和冲量均有增加ꎬ而且距离爆心越近ꎬ增加得越多ꎮ表７㊀地面冲击波的冲量Ｔａｂ.７㊀ＩｍｐｕｌｓｅｏｆｓｈｏｃｋｗａｖｅｓｏｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄＰａ ｓ装药量/ｋｇ爆心距离/ｍ２４６８１００.５１３２.４６６５.５４５２.３７４１.３０２８.２５１.０２２０.２０９７.２１６７.２２５９.６１４６.８４２.０３３２.４９１４５.５５９９.８３８１.４７６０.０７㊀㊀根据文献[１２]的描述ꎬ冲击波的毁伤准则主要分为３类ꎬ分别是超压准则㊁冲量准则㊁超压￣冲量准则ꎮ其中ꎬ超压￣冲量准则更加可靠ꎮ超压￣冲量准则认为ꎬ冲击波的毁伤效应是由超压和冲量共同作用的结果ꎮ当超压和冲量都大于临界值时ꎬ冲击波能够对目标造成毁伤ꎮ通常使用式(２)评价冲击波的毁伤效应ꎮ(Δｐ－ｐｃｒ)(Ｉ－Ｉｃｒ)＝Ｃꎮ(２)式中:ｐｃｒ是临界超压ꎻＩｃｒ是临界冲量ꎻＣ是常数ꎬ与毁伤等级相关ꎮ㊀㊀文献[１３]中根据生物试验结果给出了不同受伤程度的拟合曲线ꎮ㊀㊀轻伤准则:(Δｐ－２０)(Ｉ－８５)１.０２＝１.０ˑ１０４ꎻ(３)中伤准则:(Δｐ－２０)(Ｉ－８５)１.０２＝２.３ˑ１０４ꎻ(４)重伤准则:０４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第４期(Δｐ－２０)(Ｉ－８５)１.０２＝４.９ˑ１０４ꎮ(５)根据超压￣冲量准则ꎬ可以建立冲量Ｉ㊁装药量ｍ和超压Δｐ之间的函数关系:Ｉ３ｍ＝ａΔｐｂꎻ(６)㊀㊀使用现有数据进行曲线拟合ꎬ０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ温压炸药的拟合结果分别为:Ｉ＝７.７６Δｐ０.６３ꎻ(７)Ｉ＝１０.４５Δｐ０.５６ꎻ(８)Ｉ＝１１.１６Δｐ０.５３ꎮ(９)将式(３)~式(５)㊁式(７)~式(９)绘制成图ꎬ如图５所示ꎮ根据Ｉ￣Δｐ曲线与受伤程度曲线的交点(ΔｐꎬＩ)ꎬ可获得冲击波对生物羊造成不同程度伤害的临界超压ꎮ㊀㊀通过逆向计算ꎬ即可得到与临界超压ｐｃｒ所对应的距离临界值ｒｃｒꎮ将ｐｃｒ和ｒｃｒ结果列于表８中ꎮ可以看出:ｐｃｒ随装药量的增大不断减小ꎬ而ｒｃｒ随装药量的增大不断增大ꎮ该结果可以为ＲＤＸ基温压炸药装药毁伤药量预估提供参考ꎮ２.３㊀高速火球图像㊀㊀温压炸药爆炸后的火球演化过程如图６所示ꎮ㊀㊀图５㊀对生物羊伤害的等级曲线Ｆｉｇ.５㊀Ｇｒａｄｅｃｕｒｖｅｓｏｆｄａｍａｇｅｔｏｓｈｅｅｐ表８㊀对生物羊毁伤的临界超压(ｐｃｒ)和临界半径(ｒｃｒ)Ｔａｂ.８㊀Ｃｒｉｔｉｃａｌｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ(ｐｃｒ)ａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｒａｄｉｕｓ(ｒｃｒ)ｃａｕｓｉｎｇｄａｍａｇｅｔｏｓｈｅｅｐ装药量/ｋｇ轻伤ｐｃｒ/ｋＰａｒｃｒ/ｍ中伤ｐｃｒ/ｋＰａｒｃｒ/ｍ重伤ｐｃｒ/ｋＰａｒｃｒ/ｍ０.５１６０.５８２.４２２２５.３１２.１５３１９.３０１.８２１.０１３６.２９３.３０１９８.５６２.７９２８８.９２２.４０２.０１１６.５４４.５１１７２.８２３.７３２５５.０８３.１８㊀㊀㊀(ａ)０.５ｋｇ㊀㊀㊀(ｂ)１.０ｋｇ㊀㊀㊀(ｃ)２.０ｋｇ图６㊀火球演化过程Ｆｉｇ.６㊀Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｉｒｅｂａｌｌｓ １４２０２３年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀装药量对温压炸药爆炸毁伤威力的影响㊀王㊀闯ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀在爆炸反应初期ꎬ火球呈现出上窄下宽的椭圆形状ꎻ中期ꎬ爆轰云团扩散ꎬ火球形状趋近于矩形ꎬ边缘更加平滑ꎻ后期ꎬ形状与体积较中期变化不大ꎬ云团内只有未反应完全的爆轰产物还在燃烧ꎮ０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ温压炸药的爆炸火球持续时间分别为９５㊁１４０ｍｓ和１７０ｍｓ左右ꎮ㊀㊀０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ温压炸药爆炸后的最大火球尺寸(直径ˑ高度)如表９所示ꎮ可以看出:随着装药量的增加ꎬ火球持续时间与火球尺寸均有着明显的增长ꎬ并且火球直径的增长幅度远大于火球高度ꎮ表９㊀最大火球尺寸Ｔａｂ.９㊀Ｍａｘｉｍｕｍｆｉｒｅｂａｌｌｓｉｚｅ序号装药量/ｋｇ直径ˑ高度/(ｍˑｍ)１＃０.５４.２４ˑ２.６７２＃１.０４.９０ˑ３.２４３＃２.０６.９５ˑ３.５７㊀㊀为建立爆炸火球直径㊁火球持续时间与装药量的量化关系ꎬ对试验数据进行拟合:Ｄ＝Ａ＋Ｂｌｎ(ｍ＋Ｃ)ꎻ(１０)ｔ＝Ａ＋Ｂｌｎ(ｍ＋Ｃ)ꎮ(１１)式中:Ｄ为火球直径ꎻｔ为火球持续时间ꎻｍ为装药量ꎻＡ㊁Ｂ㊁Ｃ为系数ꎮ经过拟合ꎬ式(１０)中ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｃ３个系数分别为５.５８㊁－２.９２㊁０.２０ꎻ式(１１)中ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｃ３个系数分别为１４６.７８㊁－９７.３６㊁０.２０ꎮ该结果可以为ＲＤＸ基温压炸药火球直径与持续时间的预估提供参考ꎮ２.４㊀红外结果分析㊀㊀爆炸火球的温度及高温持续时间也是评判温压炸药性能的重要指标ꎮ图７是０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ装药时爆炸火球表面最高温度随时间的变化规律ꎬ爆炸火球最高温度分别为２２４６㊁２２８９㊁２７８１ħꎮ可以看出:火球最高温度随装药量的增加呈现上升的㊀㊀㊀图７㊀红外测试温度曲线Ｆｉｇ.７㊀Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｕｒｖｅｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｉｎｆｒａｒｅｄｔｅｓｔｉｎｇ趋势ꎮ但１.０ｋｇ装药时火球温度峰值与０.５ｋｇ时相差不大ꎬ火球温度峰值的衰减速率非常缓慢ꎬ并且出现了温度二次上升的现象ꎮ可能是爆炸火球扩散过程中湍流的不确定性导致的ꎮ㊀㊀由图７可知ꎬ可以将红外测试温度的发展过程分为Ｉ㊁ＩＩ㊁ＩＩＩ３个阶段ꎮＩ阶段火球温度持续上升ꎬ该阶段持续时间约为６６ｍｓꎻＩＩ阶段ꎬ火球内部的可燃粒子在温度峰值处经剧烈燃烧后被大量消耗ꎬ因此温度迅速下降ꎬ持续时间约６６ｍｓꎻＩＩＩ阶段ꎬ爆炸区域内的少部分可燃粒子继续燃烧ꎬ但是这个阶段的燃烧速率已经逐渐平缓ꎬ持续时间超过２００ｍｓꎮ此外ꎬＩＩＩ阶段的温度曲线均出现了不同程度的起伏ꎬ这是火球内部不均相燃烧的缘故ꎮ㊀㊀０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ装药的爆炸火球温度最高时刻的红外图像如图８所示ꎮ可以看出ꎬ火球的高温区普遍集中在火球上半部分ꎬ并且随着装药量的增加ꎬ火球直径的增长非常明显ꎬ这点与高速摄像测试的结果一致ꎮ高温区域在火球面积中的占比也随着装药量的增加而增加ꎮ㊀图８㊀火球红外图像Ｆｉｇ.８㊀Ｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｓｏｆｆｉｒｅｂａｌｌｓ㊀㊀使用红外分析软件计算０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ装药的爆炸火球温度最高时刻的热通量ꎬ结果分别为２０４.４９㊁３０８.８２㊁３８３.３２ｋＷ/ｍ２ꎮ为量化装药量与火球温度最高时刻热通量的关系ꎬ对试验结果进行拟合:Ｑ＝Ａᶄｍ２＋Ｂᶄｍ＋Ｃᶄꎮ(１２)式中:Ｑ为热通量ꎻｍ为装药量ꎻＡᶄ㊁Ｂᶄ㊁Ｃᶄ为系数ꎮ经过拟合ꎬ式中Ａᶄ㊁Ｂᶄ㊁Ｃᶄ３个系数分别为－７３.４２㊁３００.４５㊁７４.９８ꎮ该结果可以为ＲＤＸ基温压炸药爆炸火球温度最高时刻的热通量的计算提供参考ꎮ３㊀结论１)使用ＴＮＴ经验公式对０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ装药爆炸后的冲击波超压峰值进行拟合ꎮ空中冲击波的ａ㊁ｂ㊁ｃ分别为２３０.８７㊁－７５７.１６㊁２４９２.８４ꎮ地面冲击波的ａ㊁ｂ㊁ｃ分别为５１５.３４㊁－１９４５.３５㊁５１７４.７６ꎮ２４ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５２卷第４期２)为量化装药量和火球直径㊁持续时间和温度最高时刻热通量的关系ꎬ将试验数据进行拟合ꎮ经过拟合ꎬ式(１０)中ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｃ３个系数分别为５.５８㊁－２.９２㊁０.２０ꎻ式(１１)中ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｃ３个系数分别为１４６.７８㊁－９７.３６㊁０.２０ꎻ式(１２)中ꎬＡᶄ㊁Ｂᶄ㊁Ｃᶄ３个系数分别为－７３.４２㊁３００.４５㊁７４.９８ꎮ３)对比０.５㊁１.０㊁２.０ｋｇ装药的爆炸火球图像和温度曲线发现ꎬ随着装药量的增加ꎬ爆炸火球的最高温度㊁尺寸(直径ˑ高度)和持续时间均有一定的增加ꎬ高温区域在火球面积中的占比也有所提升ꎮ参考文献[１]㊀ＴÜＲＫＥＲＬ.Ｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃａｎｄｅｎｈａｎｃｅｄｂｌａｓｔｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ(ＴＢＸａｎｄＥＢＸ)[Ｊ].ＤｅｆｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１６ꎬ１２(６):４２３￣４４５.[２]㊀王晓峰ꎬ冯晓军.温压炸药设计原则探讨[Ｊ].含能材料ꎬ２０１６ꎬ２４(５):４１８￣４２０.[３]㊀李世民ꎬ李晓军ꎬ郭彦朋.温压炸药自由场爆炸空气冲击波的数值模拟研究[Ｊ].爆破ꎬ２０１１ꎬ２８(３):８￣１２.ＬＩＳＭꎬＬＩＸＪꎬＧＵＯＹＰ.Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｎａｉｒｂｌａｓｔｏｆｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｅｘｐｌｏｓｉｖｅｅｘｐｌｏｓｉｏｎｉｎｆｒｅｅａｉｒ[Ｊ].Ｂｌａｓｔｉｎｇꎬ２０１１ꎬ２８(３):８￣１２.[４]㊀耿振刚ꎬ李秀地ꎬ苗朝阳ꎬ等.温压炸药爆炸冲击波在坑道内的传播规律研究[Ｊ].振动与冲击ꎬ２０１７ꎬ３６(５):２３￣２９.ＧＥＮＧＺＧꎬＬＩＸＤꎬＭＩＡＯＣＹꎬｅｔａｌ.Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｏｆｂｌａｓｔｗａｖｅｏｆｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｅｘｐｌｏｓｉｖｅｉｎｓｉｄｅａｔｕｎｎｅｌ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋꎬ２０１７ꎬ３６(５):２３￣２９. [５]㊀ＸＵＷＬꎬＷＡＮＧＣꎬＹＵＡＮＪＭꎬｅｔａｌ.Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｅｎｅｒｇｙｏｕｔｐｕｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｎｅａｒ￣ｇｒｏｕｎｄｅｘｐｌｏ￣ｓｉｏｎ[Ｊ].ＤｅｆｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ１６(２):２９０￣２９８. [６]㊀ＡＨＭＥＤＫＭꎬＭＯＳＴＡＦＡＨＥꎬＳＨＥＲＩＦＥꎬＮａｎｏｓｃｏｐｉｃｆｕｅｌ￣ｒｉｃｈｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓ:ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｕｓｔａｉｎｅｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｈｏｃｋｗａｖｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｚａｒｄｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ３０１:４９２￣５０３.[７]㊀冯晓军ꎬ王晓峰ꎬ李媛媛ꎬ等.铝粉粒度和爆炸环境对含铝炸药爆炸能量的影响[Ｊ].火炸药学报ꎬ２０１３ꎬ３６(６):２４￣２７.ＦＥＮＧＸＪꎬＷＡＮＧＸＦꎬＬＩＹＹꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｌｕｍｉ￣ｎｕｍｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎｉｚｅｄｅｘｐｌｏｓｉｖｅ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓꎬ２０１３ꎬ３６(６):２４￣２７. [８]㊀王建灵ꎬ郭炜ꎬ冯晓军.ＴＮＴ㊁ＰＢＸ和Ｈｅｘｅｌ空中爆炸冲击波参数的实验研究[Ｊ].火炸药学报ꎬ２００８ꎬ３１(６):４２￣４４ꎬ４６.ＷＡＮＧＪＬꎬＧＵＯＷꎬＦＥＮＧＸＪ.ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅａｉｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｓｈｏｃｋｗａｖｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＴＮＴꎬＰＢＸａｎｄＨｅｘｅｌ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｌｏｓｉｖｅｓ＆Ｐｒｏｐｅｌ￣ｌａｎｔｓꎬ２００８ꎬ３１(６):４２￣４４ꎬ４６.[９]㊀赵新颖ꎬ王伯良ꎬ李席ꎬ等.温压炸药爆炸冲击波在爆炸堡内的传播规律[Ｊ].含能材料ꎬ２０１６ꎬ２４(３):２３１￣２３７.ＺＨＡＯＸＹꎬＷＡＮＧＢＬꎬＬＩＸꎬｅｔａｌ.Ｓｈｏｃｋｗａｖｅｐｒｏｐａ￣ｇａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｅｘｐｌｏｓｉｖｅｉｎａｎｅｘｐｌｏ￣ｓｉｏｎｃｈａｍｂｅｒ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅ￣ｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ２４(３):２３１￣２３７.[１０]㊀赵新颖ꎬ王伯良ꎬ李席.温压炸药在野外近地空爆中的冲击波规律[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２０１６ꎬ３６(１):３８￣４２.ＺＨＡＯＸＹꎬＷＡＮＧＢＬꎬＬＩＸ.Ｓｈｏｃｋｗａｖｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ￣ｔｉｃｓｏｆｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｅｘｐｌｏｓｉｖｅｉｎｆｒｅｅ￣ｆｉｅｌｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅｓꎬ２０１６ꎬ３６(１):３８￣４２. [１１]㊀仲倩.燃料空气炸药爆炸参数测量及毁伤效应评估[Ｄ].南京:南京理工大学ꎬ２０１１.ＺＨＯＮＧＱ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｄａｍａｇｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆｕｅｌａｉｒｅｘｐｌｏｓｉｖｅ[Ｄ].Ｎａｎｊｉｎｇ:ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１１.[１２]㊀宋先钊ꎬ江军ꎬ安高军ꎬ等.新型云爆剂液相组分配方设计及毁伤威力[Ｊ].含能材料ꎬ２０２１ꎬ２９(５):４３４￣４４３.ＳＯＮＧＸＺꎬＪＩＡＮＧＪꎬＡＮＧＪꎬｅｔａｌ.Ｄｅｓｉｇｎｏｆｎｅｗｌｉｑｕｉｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｆｕｅｌａｉｒｅｘｐｌｏｓｉｖｅａｎｄｉｔｓｄａｍａｇｅｐｏｗｅｒ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０２１ꎬ２９(５):４３４￣４４３.[１３]㊀肖伟.助燃剂对含铝炸药爆炸特性的影响及其释能规律研究[Ｄ].南京:南京理工大学ꎬ２０２１.ＸＩＡＯＷ.Ｓｔｕｄｙｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｒｏｍｏｔｅｒｏｎｅｘｐｌｏｓｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｌｕｍｉｎｉｚｅｄｅｘｐｌｏｓｉｖｅａｎｄｉｔｓｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｅｌａｗ[Ｄ].Ｎａｎｊｉｎｇ:ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２１.３４２０２３年８月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀装药量对温压炸药爆炸毁伤威力的影响㊀王㊀闯ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
爆炸冲击波伤害破坏作用定量分析
消防理论研究 爆炸冲击波伤害破坏作用定量分析傅智敏,黄金印,臧 娜(中国人民武装警察部队学院,河北廊坊065000) 摘 要:针对爆炸事故后果定量分析中存在的模糊认识,对冲击波超压估算方法和爆炸能量计算模型进行了系统论述。
冲击波的破坏伤害作用主要取决于峰值超压的大小,立方根比例定律是定量估算冲击波超压最常用的方法。
物理性爆炸产生的能量大小与容器内介质的状态和容器的容积有关,化学性爆炸能量的大小主要取决于参与爆炸性燃烧反应的可燃物质的量和燃烧热。
蒸气云爆炸能量的估算方法主要有T N T法和TN O法两种,蒸气云爆炸及爆轰的破坏伤害作用既可使用立方根比例定律进行分析,也可以直接使用相关经验模型。
关键词:爆炸;冲击波;峰值超压;立方根比例定律;蒸气云爆炸中图分类号:X932,T Q564 文献标志码:A文章编号:1009-0029(2009)06-0390-06研究表明,爆炸的破坏作用主要是由冲击波产生的。
无论是化学性爆炸还是物理性爆炸都会形成冲击波。
冲击波的破坏作用可用峰值超压、持续时间和冲量三个特征参数衡量。
冲击波破坏伤害准则主要有超压准则、冲量准则和超压—冲量准则等,其中最常用的是超压准则。
定量分析爆炸冲击波的伤害破坏作用,先要确定爆炸产生的冲击波超压与爆炸能量间的关系,进而分析不同爆炸情形下产生的能量及伤害破坏作用。
1 冲击波破坏伤害作用的估算冲击波是一种介质状态(压力、密度、温度等)突跃变化的强扰动传播,最常见的形式是空气冲击波,其传播速度大于声速。
多数情况下,冲击波的破坏伤害作用是由超压引起的。
超出周围压力的最大压力称为峰值超压Δp,一般情况下超压意味着侧向超压,即压力是在压力传感器与冲击波相垂直的条件下测量得到的。
1.1 冲击波超压的破坏伤害作用峰值超压Δp可以达到数个甚至数十个大气压。
冲击波超压对建筑物的破坏作用和对人员的伤害作用如表1和表2所示。
冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关。
爆炸冲击波对人的伤害标准
爆炸冲击波对人的伤害标准爆炸冲击波对人体的伤害标准是一种被广泛研究和关注的话题，尤其是在军事、安全和医学领域。
在发生爆炸的现场，冲击波往往是造成伤亡的主要因素之一。
冲击波对人体的伤害程度取决于多种因素，包括爆炸的能量、距离、周围环境等。
本文将就爆炸冲击波对人体的伤害标准进行详细的探讨。
爆炸冲击波是在爆炸发生时产生的一种高压、高温气体迅速膨胀并形成的大气波。
当这种大气波传播到人体时，会对人体造成严重的损伤。
爆炸冲击波对人体的伤害标准主要可以分为以下几个方面：1.气压损伤：冲击波产生的高压气体会对人体的内部造成巨大的压力，导致血管破裂、内脏受损等。
在爆炸现场，这种损伤往往是造成立即死亡的主要原因之一。
此外，气压损伤还会导致气胸、肺挫伤等严重后果。
2.飞溅物冲击：爆炸冲击波会将周围的物体和碎片迅速加速，并在传播过程中产生对人体的直接冲击。
这些飞溅物可以是建筑材料、碎片、玻璃、金属等，对人体造成创伤和伤害。
3.燃烧和火灾：在爆炸发生后，产生的火焰和火球会对周围环境和人体造成燃烧伤害。
这种伤害常常是爆炸后的次生效应，但同样是造成伤亡的重要因素。
4.声波伤害：爆炸冲击波也会产生强烈的声波，对人体的听觉和平衡系统造成损伤。
长期不可逆的听力丧失是常见的后果。
以上几点是爆炸冲击波对人体的主要伤害标准，下面将从爆炸能量、距离和周围环境等方面对这些伤害标准进行具体分析。
爆炸的能量是冲击波对人体造成伤害的决定性因素之一。
能量越大，冲击波造成的破坏和压力就越大。
根据研究表明，一般来说，当爆炸能量超过一定标准时，人体就会遭受严重的气压损伤，并且很可能导致立即死亡。
因此，一般来说，能量越大，造成的伤害就越严重。
此外，爆炸能量还会影响飞溅物和火灾等次生效应，增加人体受伤的可能性和严重程度。
另一个影响爆炸冲击波伤害标准的因素是距离。
爆炸发生点和人体的距离越近，冲击波造成的伤害就越严重。
在距离太近的情况下，气压损伤和飞溅物冲击的威力将会增加，增加人体受伤的程度。
舱室在爆炸冲击载荷作用下的结构毁伤研究
第 ３期
２ ０ １ ４年 １ 月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ４ Ｎｏ ． ３ Ｊ ａ ｎ ．２ ０１ ４
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５（ ２ ０ １ ４） ０ ３ — ０ ２ ６ ８ — ０ ４
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
解体 。通过模拟不 同厚度 的舱 室结构可知 ， 装药量一定 时 ， 舱壁越厚舱 室抗爆能力越 强。 关键词 反舰 导弹 舰船舱 室 数值模拟 爆炸载荷 冲 击响应
中图法分类号
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｕ ６ ７ １ ． ７ ０ ３ ． １ ；
文献标 志码
Ａ
在 现代化 海 战 中 ， 反舰 导 弹 逐 渐取 代 其 他 海 上 作 战武 器 ， 成 为打 击舰船 的有 力武 器 ， 在 各种 类 型反 舰 导弹 中 ， 半 穿 甲反舰 导弹 的作用 效果 最好 ， 反舰 导
反 射 冲击波 的速度 为
Ｄ２
制。本文通过 Ｌ Ｓ — Ｄ Ｙ Ｎ Ａ软件 ， 利用数值模拟方法来 研究 舱室 毁伤情 况 ， 考 虑 不 同壁 厚舱 室 结 构 在爆 炸 荷载 下 的破 坏 情 况 ． ４ Ｊ ， 假 设 板 与 板 之 间 均 是 通 过
焊接 而成 ， 且焊 接 区域 的韧性 及其 他 材 料 性 能参 数 均低 于母 板 Ｊ 。根据 等 效 舱 室 的毁 伤 特 点 和形 式 ，
确定 用结 构 的变形 程度 和结构 飞散 动能 来定 量描述
√
［ （ 一 ） Ｐ ＋ Ｐ ０ ］ （ ２ ）
爆炸冲击波作用下的金属板损伤P_I图仿真
当量和冲击波的关系
当量和冲击波的关系引言：当量和冲击波是两个与爆炸相关的概念，它们之间存在着密切的关系。
当量是指物质在爆炸中所释放的能量与同量TNT炸药释放的能量相比较的一个指标。
而冲击波则是爆炸产生的气体在空气中的传播形成的一种波动，它具有破坏性和危险性。
本文将从两个方面探讨当量和冲击波之间的关系：当量对冲击波的产生和影响，以及冲击波对环境和人体的危害。
一、当量对冲击波的产生和影响1. 当量与爆炸威力的关系当量是衡量爆炸威力的重要指标之一。
当量越大，爆炸释放的能量就越大，爆炸威力也就越强。
当量高的爆炸物质能够产生更大的冲击波，对周围环境的破坏性也更大。
2. 当量与爆炸速度的关系当量高的爆炸物质通常具有更高的爆炸速度。
爆炸速度是指爆炸物质燃烧释放能量的速度，速度越快，冲击波的传播速度也就越快。
当量高的爆炸物质产生的冲击波传播速度更快，破坏范围更广。
3. 当量与爆炸物质的稳定性关系当量高的爆炸物质通常具有较低的稳定性。
稳定性是指爆炸物质在储存和运输过程中抵抗外界刺激的能力。
当量高的爆炸物质更容易受到外界刺激而发生爆炸，从而产生更强的冲击波。
二、冲击波对环境和人体的危害1. 对建筑物的破坏冲击波能够对建筑物产生直接的冲击，从而导致建筑物的结构破坏、倒塌甚至崩溃。
冲击波的破坏性与其传播距离和强度有关，当冲击波传播距离较近且强度较大时，对建筑物的破坏性也更大。
2. 对环境的影响冲击波的传播会导致空气中的氧气、氮气等气体发生瞬间的压力变化，从而对周围环境产生冲击和震荡。
这种冲击和震荡会对土壤、水源、植被等自然环境造成破坏和污染。
3. 对人体的伤害冲击波对人体的伤害主要表现为压力变化对人体组织的直接损伤和间接损伤。
直接损伤包括冲击波对皮肤、肌肉、骨骼等组织的冲击和挤压，可能导致出血、骨折等伤害。
间接损伤则是由于冲击波引起的爆炸碎片、建筑物坍塌等间接因素对人体造成伤害。
结论：当量是衡量爆炸威力的重要指标，与爆炸物质的爆炸威力、速度和稳定性密切相关。
冲击波破坏伤害作用
一、冲击波的能量
1. 定义 由于物体的高速运动或爆炸，在介质中引起强烈 的压缩并以超音速传播的压力波。
2. 本质 介质状态突3. 冲击波的破坏作用
峰值 超压
持续 时间
冲量
超出周围压力的最大压力称为峰值超压
二、冲击波破坏伤害准则
1.超压准则：冲击波是否对目标造成伤害，是由 爆炸波超压唯一决定的，只有冲击波超压大于某 一临界值时，才会对目标造成一定伤害。
2.冲量准则：冲击波是否对目标造成伤害，完全 取决于冲击波冲量的大小，如果冲量大于临界值， 则目标被破坏。
3.超压-冲量准则：综合考虑了超压和冲量两个方 面，如果超压和冲量的共同作用满足某一临界条 件，目标就被破坏。
爆炸冲击波对装甲车辆的毁伤效能
爆炸冲击波对装甲车辆的毁伤效能
赵旭东;刘国庆;高兴勇
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2017(042)012
【摘要】针对弹药爆炸对装甲车辆毁伤这一复杂问题进行了合理的简化,研究冲击波对靶板的作用过程.利用AUTODYN软件对爆炸冲击波对靶板的作用过程进行了数值模拟,分析了靶板前后空气压力的变化情况,得到爆炸冲击波作用下靶板中心的挠度值,并与理论计算结果相对比,二者具有良好的一致性,为下一步冲击波的毁伤效能研究提供参考.
【总页数】4页(P111-114)
【作者】赵旭东;刘国庆;高兴勇
【作者单位】军械工程学院,石家庄 050003;军械工程学院,石家庄 050003;军械工程学院,石家庄 050003
【正文语种】中文
【中图分类】O383.3;TJ811
【相关文献】
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5.爆炸冲击波对装甲车辆的毁伤效应分析 [J], 李峰; 石全; 尤志锋
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冲击波超压
三、事故后果之一：物理爆炸的能量
物理爆炸，如压力容器破裂时，气体膨胀所释放 的能量(即爆破能量)不仅与气体压力和容器的容积有 关，而且与介质在容器内的物性相态相关。因为有的 介质以气态存在，如空气、氧气、氢气等；有的以液 态存在，如液氨、液氯等液化气体、高温饱和水等。 容积与压力相同而相态不同的介质，在容器破裂时产 生的爆破能量也不同，而且爆炸过程也不完全相同， 其能量计算公式也不同。
若将k=1.135代入，可得干饱和蒸气容器爆破能量为：
Es
7.4 pV[1 (0.1013 p
)0.1189 ]10 3
用上式计算有较大的误差，因为它没有考虑蒸气干度的
变化和其他的一些影响，但它可以不用查明蒸气热力性质而直
接进行计算，因此可供危险性评价参考。
对于常用压力下的干饱和蒸气容器的爆破能量可按下式计
E=[(H1—H2)—(S1—S2)T1]W
式中 E——过热状态液体的爆破能量，kJ； H1——爆炸前饱和液体的焓，kJ/kg； H2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ/kg； S1——爆炸前饱和液体的熵，kJ/(kg·℃)； S2——在大气压力下饱和液体的熵，kJ/(kg·℃)； T1——介质在大气压力下的沸点，kJ/(kg·℃)；
1041kg /m3，合28107 kg。
方法1、压缩气体与水蒸气容器爆破能量（错误）
Eg
pV [1 (0.1013
k 1
p
k 1
) k ]103
方法2、液化气体与高温饱和水的爆破能量（正确） E=[(H1－H2)－(S1－S2)T1]W
方法2计算爆炸能量：E=1857591kJ; 将爆炸能量换算成TNT 当量q：q=E/QTNT （QTNT 为1 kg TNT 的平均爆破能量，取4500） 1857591/4500=412.8 kg。 方法1计算爆炸能量：约75kgTNT爆炸能量
爆炸的破坏作用及其影响因素
爆炸的破坏作用及其影响因素（一）爆炸的破坏的作用形式1．冲击波随爆炸的出现，冲击波最初出现正压力，而后又出现负压力。
负压力是气压下降后空气振动产生局部真空而形成所谓吸收作用。
由于冲击波产生正负交替的波状气压向四周扩散，从而造成附近建筑物的破坏。
建筑物的破坏程度与冲击波的能量大小、本身的坚固性和建筑物与产生冲击波的中心距离有关。
因此，我们可以根据建筑物在各个距离上受到的不同破坏程度来计算产生的冲击波的能量。
但是，实际上，往往同样的建筑物在同一距离内由于冲击波扩散所受到的阻挡作用不同而破坏的程度也不一样。
冲击波对建筑物的破坏还与其形状及大小有关，如果建筑物的宽和高都不大，冲击波易于绕过，则破坏较轻，反之则破坏较重。
因此，想通过爆炸时附近建筑物的被破坏程度来精确计算产生冲击波的能量是比较困难的，比较实用的是用近似法，即根据相似法计算气浪压力和用经验公式直接进行计算。
2．震动在遍及破坏作用的区域内，有一个能使物体震荡、使之松散的力量。
3．碎片冲击机械设备、装置、容器等爆炸以后，变成碎片飞散出去会在相当广的范围以内造成危害，化工生产中属于爆炸碎片造成的伤亡占特别大的比例。
碎片飞散一般可达100～500米。
4．造成火灾通常爆炸气体扩散只发生在极其短促的瞬间，对一般可燃物质来说，不足以造成起火燃烧，而且有时冲击波还能起灭火作用。
但是，建筑物内遗留大量的热或残余火苗，还会把从破坏的设备内部不断流出的可燃气体或易燃可燃液体的蒸气点燃，使厂房可燃物起火，加重爆炸的破坏力。
5．其它破坏作用噪声、有毒气体等。
（二）爆炸破坏作用的影响因素1．爆炸物的数量和性质主要表现为单位重量的爆炸物爆炸威力的相对比较。
2．爆炸时的条件震动大小、受热情况、爆炸初期的压力、空气混合物的均匀程度等。
3．爆炸位置在设备内部或均匀介质的自由空间，周围的环境和障碍物。
当爆炸发生在均匀介质的自由空间时，从爆炸中心点起，在一定范围以内，破坏力的传播是均匀的，并使这个范围以内的物体粉碎、飞散。
水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下加筋圆柱壳毁伤特性实验与数值研究
水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下加筋圆柱壳毁伤特性实验与数值研究一、内容综述随着科学技术的不断发展，水下工程在国防建设、海洋资源开发和环境保护等方面发挥着越来越重要的作用。
然而水下环境中的爆炸冲击波和气泡载荷对结构物的安全性能提出了更高的要求。
加筋圆柱壳作为一种常用的水下结构形式，其毁伤特性对于评估水下环境的安全性具有重要意义。
因此本文针对水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下加筋圆柱壳的毁伤特性进行了实验与数值研究。
首先本文回顾了水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下加筋圆柱壳的毁伤特性研究现状，分析了现有研究成果在实验方法、模型简化和计算精度等方面的不足之处。
在此基础上，本文提出了一种新的实验方法，以提高研究的可靠性和准确性。
同时本文还对现有的水下结构模型进行了简化处理，以降低复杂度，便于后续的数值分析。
其次本文通过实验验证了所提出的新方法的有效性，实验中采用高速摄影技术记录了加筋圆柱壳在水下爆炸冲击波和气泡载荷作用下的变形过程。
通过对实验数据的分析，揭示了加筋圆柱壳在不同工况下的毁伤特性，为进一步的数值模拟提供了有力的支持。
本文基于所提出的实验方法和模型，利用有限元软件对加筋圆柱壳在水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下的毁伤特性进行了数值模拟研究。
结果表明加筋圆柱壳在水下爆炸冲击波和气泡载荷作用下的毁伤程度与其几何尺寸、材料性能和初始损伤状态等因素密切相关。
此外本文还对数值模拟结果进行了对比分析，验证了所提出的方法的有效性。
本文通过对水下爆炸冲击波与气泡载荷作用下加筋圆柱壳的毁伤特性进行实验与数值研究，为评估水下环境的安全性能提供了有力的理论依据和技术支持。
A. 研究背景和意义随着海洋工程、船舶制造、石油化工、水下军事等领域的快速发展，水下结构的安全性能日益受到重视。
在这些领域中，圆柱壳结构的使用非常广泛，如船舶螺旋桨、水下管道、石油钻井平台等。
然而由于水下环境的特殊性，圆柱壳结构在受到冲击波载荷和气泡载荷作用时，其破坏形式和破坏程度往往受到很大影响。
蒸气云爆炸的冲击波的损害半径
预测蒸气云爆炸的冲击波的损害半径：R=Cs(NE) 1/3式中：R—损害半径，m；E—爆破能量，kJ，可按下式：取，E=V×Hc；V—参与反应的可燃气体体积，m3；Hc—可燃气体的高燃烧热值，KJ/m3；N—效率因子，一般取N=10%；Cs—经验常数，取决于损害等级取值情况见下表：表5-1 损害等级表秦皇岛市液化气总公司储灌站1座120 m3（是该储灌站最大储罐）液化石油气储罐蒸气云爆炸分析：已知：液化石油气（气态均值）Hc=101828KJ/ m3液化石油气在常温常压下由液态变成气态,其体积膨涨250-300倍，取270倍，则120 m3的液化石油气储罐按充装系数0.85计算，在常温常压下由液态变成气态为V总=120×0.85×270=27540 m3。
假设有0.1%的泄漏量，即V=27.54 m3则：E=101828×27.54 m3=2.8×106 KJ等级1：当Cs=0.03时，R=0.03×(10%×2.8×106×103)1/3=19.6(m)等级2：当Cs=0.06时，R=0.06×(10%×2.8×106×103)1/3=39.2(m)等级3：当Cs=0.15时，R=0.15×(10%×2.8×106×103)1/3=98(m)等级4：当Cs=0.4时，R=0.4×(10%×2.8×106×103)1/3=261.3(m)将上述计算结果对照表5-2 损害等级表，汇总液化气储灌站蒸气云爆炸的冲击波的损害半径表表5-2。
冲击波破坏机制
冲击波破坏机制
冲击波破坏机制主要涉及以下几个方面：
1、压力变化：冲击波的形成主要是由于爆炸中心压力急剧升高，使周围空气猛烈震荡而形成的波动。
这种波动以超音速的速度从爆炸中心向周围冲击，具有很大的破坏力。
冲击波的压力是跃升的，具有不连续的陡峭波阵面，在波阵面上介质状态发生突跃变化。
2、物理效应：冲击波对物体的破坏作用主要体现在其产生的峰值超压上。
当峰值超压达到一定阈值时，可以破坏大型钢架结构，对人体造成损伤，甚至致人死亡。
冲击波的能量主要集中在正压区，其影响比负压区大得多。
3、化学反应：在某些情况下，如炸药爆炸时，冲击波还会伴随化学反应。
炸药一旦起爆，首先在起爆点发生爆炸反应而产生大量高温、高压和高速的气流，在炸药中激发冲击波。
冲击波强烈压缩邻近的炸药薄层引起炸药反应，产生大量气体与大量热。
4、结构破坏：冲击波与建筑物结构相互作用时，会分析冲击波与结构碎块作用机理，发展计算模型和方法来模拟建筑物结构破坏及冲击波传播过程。
此外，冲击波还能直接造成电极的断裂、破碎甚至突然断裂。
5、空化效应：在体外冲击波碎石技术中，除了直接的破坏机制外，还存在诱发的空化破坏机制，这是当前研究的一个具有挑战性的热点。
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爆炸冲击波的毁伤效果
在天津港8.12的重大火灾爆炸事故中，许多读者从新闻画面中看到，距离爆炸地点很远的住宅楼，门窗玻璃都被震碎，甚至屋内陈设的物品也遭到严重破坏。
爆炸冲击波到底有多大威力？如何简单估算爆炸物冲击波的破坏半径？对此问题，本刊邀请了火炸药专家曹非撰文进行解析。
爆炸的破坏、杀伤效应来源于冲击波和高速破片。
对于大当量爆炸物来说，冲击波占据了爆炸破坏效应的大头。
爆炸冲击波的破坏作用可用峰值超压、持续时间和冲量三个特征参数衡量。
爆炸发生时，爆炸物剧烈反应产生大量气体，从而在局部形成远高于环境气压的超高气压，气压达到最大时的压强指数即峰值超压。
持续时间则指一定区域中，超过某个阈值的气压从出现到消失的时间。
冲量则是指爆炸发生时，冲击波气浪的总质量与推进速度。
在爆炸发生时，冲击波以波阵面的形态产生和传播。
冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关。
在其它条件相同的情况下，爆炸能量越大，冲击波强度越大，波阵面上的超压也越
大。
爆炸试验的结果证明，当峰值超压达到5～6KPa （也称千帕）时，爆炸区域的门窗玻璃就会被震碎。
当峰值超压达到70～lOOKPa时，冲击波可以推倒砖墙。
当峰值超压达到300KPa时，冲击波能破坏大型钢架结构。
对于人员的杀伤效应，当峰值超压达到
19.6KPa时，爆炸区域的人体就会受到损伤。
峰值超压达49～98KPa时，将严重损伤人体的内脏，致人重伤或死亡。
大于98KPa时，爆炸区域无防护的个人将立即死亡。
那么，多大威力的炸药爆炸能够达到这样的摧毁效应呢？根据爆炸试验的实测结果，1000千克TNT炸药爆炸时，距离爆炸中心5米处的峰值超压高达2940KPal距离爆炸中心32米处，爆炸产生的峰值超压仍高迟50KPa，也就是说爆炸时处于此地的无防护人员仍有可能重伤或死亡。
在距离爆炸中心60米处，峰值超压仍达19KPa，能够使人体受到损伤。
距离爆炸中心144米处，峰值超压仍有5KPa，能够震碎门窗玻璃。
在电影《拆弹部队》的开头，一名美军拆弹部队成员在发现爆炸物即将爆炸后立即转身撤退，跑出10米左右的时候，爆炸物被引爆。
片中爆炸物的外观类似于TNT为主要成分的
“B炸药”，总质量约为100千克。
根据冲击波伤害的估算公式，在一定距离上，爆炸产生的冲击波数值与TNT当量的三次方根成正比，也就是说，100千克TNT 炸药爆炸时，距离爆炸点14.7米处的峰值超压是
50KPa（1000千克TNT爆炸时，50KPa的峰值超压出现在32米半径上），影片中的拆弹手只跑出了大约10米，因此未能逃过爆炸冲击波的袭击，不幸阵亡。
同样，我们也可以估计天津港大爆炸中，冲击波对门窗玻璃的毁伤半径。
从1000千克TNT对门窗玻璃有144米毁坏半径的试验测量数据、天津港大爆炸的实测当量约24吨TNT为基准，利用三次方根原理进行估算，可计算得当量为24吨TNT的爆炸物爆炸时，对玻璃门窗的毁伤半径是1000千克TNT的2.88倍，也就是约415米。
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