邓贵德,郑津洋,陈勇军,赵隆茂,赵永刚,马 利

（1.浙江大学化工机械研究所,浙江 杭州 310027;

2.中国特种设备检测研究院,北京 100013;

3.太原理工大学应用力学研究所,山西 太原 030024）

1 引 言

爆炸容器按照使用目的和设计原则可以分为重复使用和单次使用等2类,前者要求在任何情况下变形都是弹性的,后者允许在使用过程中发生一定量的塑性变形,充分利用材料性能以减小体积、减轻重量[1]。尺寸效应[2-3]是指不同尺寸的相似结构具有不同的结构强度,一般随着结构特征尺寸的增大,结构破坏应力降低,强度和塑性变形能力减小。对于大型单次使用爆炸容器,尺寸效应的存在会大大降低其极限承载能力。

科研人员已在爆炸容器尺寸效应方面开展了大量的试验研究。V.A.Tsypkin等[4-5]对单层球形和圆柱形金属爆炸容器的试验结果表明,以量纲一相对质量ξ（ξ=W/M,W为装药质量,M为容器质量,对于圆柱形爆炸容器M一般取为2倍内径长度的筒体质量）来表征爆炸容器壳体的承载能力时,尺寸增大4倍导致ξ减小1/2,失效应变减小为小尺寸容器的5/9～5/8。A.G.Ivanov等[6-8]的试验结果表明:对于金属钢管,ξ相同时小尺寸钢管没有破坏,而4倍直径的大尺寸钢管被破坏,且小尺寸钢管破坏前呈现的变形能力明显大于大尺寸钢管的;对于球形爆炸容器,直径增大10倍导致ξ减小为小尺寸容器的1/5,失效应变减小为小尺寸容器的1/7;直径尺寸增大15倍导致ξ减小为小尺寸容器的1/15.7。

但是,V.A.Ryzhanskii等[9]通过试验发现,对于由相同直径玻璃纤维缠绕而成的圆柱形爆炸容器,直径增大1.5～4.4倍,ξ基本上不变化。……