大型爆炸防护结构的动态应力测试与分析*

2010-06-21张小鹏邢怀念金立强

爆炸与冲击 2010年1期

张小鹏,葛飞,邢怀念,金立强

（大连理工大学工程力学系,辽宁大连 116024）

1 引言

爆炸容器是控制能量瞬间释放的一种防护设备,容器能够承受和封闭一定当量的爆炸冲击波及爆炸产物的破坏作用,并有效保护人员、设备和环境的安全,因此被广泛运用于工业、国防及科研领域[1-6]。在容器内实施封闭的化学爆炸时,容器内壁上冲击波的载荷特征是进行爆炸容器结构动力响应分析、安全评估和工程设计的基础。由于封闭爆炸条件下爆炸冲击波的产生、传播和对结构的作用是一个复杂的动力学过程,难以用理论方法获得完整的解析解,因此获得比较准确可靠的内壁载荷时间和历程及分布情况,对研究结构动力响应意义重大。本文中采用电测实验的方法直接获得内壁应力的变化情况,为此类大型爆炸容器的生产和研究提供参考。

2 工程概况

为取得爆炸焊接半球阻波结构体的结构设计实验依据,在某场地设置了1/6缩比实验模型,模型主体为半球壳体,底部、中部和上部各有1个加强环,表面还设置了加强筋。壳体直径6 m,钢板厚6 mm,筋板厚6 mm、高50 mm,上口直径1.33 m,材料均为6 mm的16MnR钢材,材料设计强度310 MPa,弹性模量206 GPa,泊松比0.3。模型建成后对其表面进行覆土,并采用2～5 kg的各种药量和药形进行了爆炸冲击实验,同时在壳体上进行了瞬态冲击应变测试,再对测试结果进行计算,得到各测点的应力情况。