李兴珠,李 元,郭子如

(1.海军士官学校,安徽 蚌埠 233010；2.安徽理工大学,安徽 淮南 232001)

进行爆炸试验时,爆炸容器作为一种安全、高效的爆炸反应限域装置,可保护人员、装备设施、建筑物的安全,在院校教学、科学试验、弹药销毁等领域被广泛应用。目前,爆炸容器的设计比较成熟,有球形、椭球形、圆柱形等形状,TNT当量覆盖了毫克级到千克级的范围[1-6]。爆炸容器的设计思路基本遵循GB 150—2011《压力容器》[7]的方法和要求,但是,针对不同的用途和具体的环境,不同类型爆炸容器的设计和抗爆计算都有不同的考量。

以1 kgTNT当量圆柱形爆炸容器为例,介绍其设计方法,并结合理论计算和试验进行验证。

1 爆炸容器结构

为方便实验操作、观测,利于人员进出,爆炸容器采用立式圆柱形双层复合结构[8],如图1所示。

图1 爆炸容器结构

筒体高3 500 mm,内径3 000 mm,内外层均使用16 MnR钢,内外层之间填充发泡塑料以削弱爆炸冲击波[9],降低爆炸噪声[10]；容器内底部铺沙子以降低振动危害[11],外部坐落在钢筋混凝土上,容器与基础之间为厚橡胶缓冲层。

2 抗爆强度计算

2.1 入射超压

通过计算得入射超压值:Δp1=0.406 MPa

2.2 反射超压

当冲击波作用于容器内壁时,可按冲击波作用于刚性固体壁面反射来考虑,因此,反射超压Δp2根据式(3)进行计算:

式中,p0、Δp1和Δp2的单位为105Pa。

经计算,反射超压值为:

2.3 等效静载荷

爆炸容器内承受的载荷一般是动载荷,在进行容器设计时,用动力系数法将动载荷转变成静载荷。根据容器反射压力的峰值及反射压力作用的时间确定容器壳体动力学响应的动态放大系数Cd,再确定等效静载荷。……