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復合吸能圓柱形爆炸容器抗爆機理與結構設計 版權信息
- ISBN：9787030743602
- 條形碼：9787030743602 ; 978-7-03-074360-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
復合吸能圓柱形爆炸容器抗爆機理與結構設計 本書特色
從基礎理論、試驗方法和數值模擬等方面全面系統地研究了復合吸能圓柱形爆炸容器的抗爆機理與結構設計
復合吸能圓柱形爆炸容器抗爆機理與結構設計 內容簡介
爆炸容器作為一種潛在危險的限域裝置，能夠將內部爆炸產生的沖擊波、高速破片、有害氣體等在有限的密閉空間內，從而優選限度控制爆炸作用范圍，保護試驗人員和人民群眾的安全，減少環境污染，同時便于研究人員進行性能測試、材料抗爆性能考核等科學試驗。目前國內外研究人員對于爆炸容器進行了大量的研究，取得了豐富的成果。然而，由于爆炸過程以及爆炸載荷和結構變形之間的互動機制非常復雜，問題涉及爆轟學、沖擊動力學、材料力學等多個領域，影響因素眾多，因此研究還存有一些不足，如內爆炸載荷的特征與分布規律、真實爆炸容器應變增長現象的產生機理、基于泡沫鋁夾芯板的多層復合結構爆炸容器的特性等方面的研究亟待加強和完善。本書首先介紹了內爆炸載荷基礎理論與沖擊載荷下材料與結構的能量吸收，接著建立了爆炸容器的數值模型和試驗系統、并對單層/多層復合結構爆炸容器內爆炸載荷與動態響應、復合結構抗爆機理進行分析，*后講述了爆炸容器輕量化設計與優化方法，為了解、分析和設計爆炸容器提供了較全面的參考。
復合吸能圓柱形爆炸容器抗爆機理與結構設計 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 爆炸容器研究概況 1
1.2 圓柱形爆炸容器的研究內容與進展 2
1.2.1 爆炸容器內爆載荷研究 2
1.2.2 爆炸容器動力響應 5
1.2.3 泡沫鋁材料及其夾芯結構力學行為 10
1.2.4 復合結構爆炸容器 12
1.2.5 爆炸容器設計方法 14
1.3 圓柱形爆炸容器研究存在的主要問題 15
參考文獻 16
第2章 爆炸容器內爆炸基礎與動力學理論 23
2.1 沖擊載荷的特性 23
2.2 空氣中爆炸載荷的確定 23
2.2.1 無限空氣中沖擊波載荷經驗公式 23
2.2.2 正壓作用時間和比沖量經驗公式 25
2.3 沖擊波的反射作用 26
2.3.1 沖擊波正反射 26
2.3.2 沖擊波斜反射 29
2.3.3 沖擊波馬赫反射 30
2.4 爆炸容器沖擊載荷動力響應 31
2.4.1 單自由度模型動力系數理論推導 31
2.4.2 多自由度模型沖擊載荷響應 32
2.4.3 單自由度模型與多自由度模型的算例對比 41
2.5 應力波在多層介質間的傳播 44
2.6 圓柱殼振動響應理論 46
參考文獻 48
第3章 沖擊載荷下材料與結構的吸能機制 49
3.1 多胞材料結構與加載特性 49
3.1.1 蜂窩材料 49
3.1.2 泡沫材料結構與加載特性 55
3.2 多胞材料對沖擊波的衰減作用 59
3.2.1 多胞材料的吸能機理 59
3.2.2 泡沫鋁材料的R-P-P-L模型 59
3.2.3 一維沖擊理論 60
3.2.4 泡沫鋁壓縮理論 62
3.2.5 應變率效應 65
3.3 復合材料夾層板 65
3.4 納米多孔材料 66
3.4.1 納米多孔鋁材料 66
3.4.2 巴基球填充碳納米管材料 71
3.4.3 單壁碳納米管巴基紙 77
參考文獻 84
第4章 圓柱形爆炸容器內爆炸模型與試驗系統建立 86
4.1 爆炸容器實體模型 86
4.1.1 圓柱形爆炸容器設計 86
4.1.2 爆炸容器制造 87
4.2 數值模型建立 88
4.2.1 基本假設 88
4.2.2 橢球圓柱簡化模型 89
4.2.3 爆炸壓力容器實體模型 93
4.2.4 實體模型與簡化模型的對比分析 93
4.3 測試系統建立 97
4.3.1 測試系統初始設計 98
4.3.2 內爆炸沖擊響應測試結果分析 100
4.4 國內外壓電傳感器性能對比試驗 106
4.4.1 試驗系統設計 106
4.4.2 沖擊振動及諧振影響因素分析 108
4.4.3 信號處理與分析 110
4.4.4 實測值與經驗公式計算值的對比分析 111
4.4.5 實測值與數值模擬的對比分析 112
4.5 爆炸容器內爆炸參數測試系統改進 113
4.5.1 測試管更改 113
4.5.2 更換雷管及破片散布驗證試驗 114
4.5.3 測試系統改進 115
4.5.4 測試管改進前后測試結果對比 118
參考文獻 120
第5章 圓柱形爆炸容器內爆炸載荷及動態響應 121
5.1 內爆炸載荷特征及分布規律 121
5.1.1 測點分布 121
5.1.2 典型位置的載荷特征 122
5.1.3 內壁沖擊載荷分布規律 130
5.1.4 裝藥量對沖擊載荷的影響 134
5.2 端蓋處內爆炸載荷影響因素分析 136
5.2.1 橢球端蓋動態強度特性 136
5.2.2 容器柱殼高徑比影響 137
5.2.3 端蓋長短軸比影響 138
5.2.4 平頂封頭爆炸容器的討論 140
5.3 應變響應特性 141
5.3.1 典型位置的應變響應特性 141
5.3.2 應變響應模態特性 148
5.3.3 應變分布規律 155
5.3.4 應變率分析 156
5.3.5 爆心位置對容器應變響應的影響 156
5.4 應變增長現象 159
5.4.1 圓柱形殼體的應變增長機理 160
5.4.2 典型裝藥下容器殼體的應變增長 162
5.4.3 裝藥位置對容器應變增長現象的影響 166
5.4.4 加強管對容器應變增長現象的影響 168
5.4.5 法蘭對容器應變增長現象的影響 170
5.5 圓柱形爆炸容器內爆炸溫度場研究 179
5.5.1 熱電偶測溫基本原理 180
5.5.2 內爆炸溫度場數值模擬分析 181
5.5.3 內爆炸溫度場測試結果分析 183
參考文獻 185
第6章 泡沫鋁及其夾芯結構吸能機理與動力學行為 186
6.1 閉孔泡沫鋁材料壓縮力學特性 186
6.1.1 PVDF壓電計動態標定 186
6.1.2 不同應變率下壓縮力學特性 190
6.2 泡沫鋁夾芯結構抗爆試驗研究 198
6.2.1 泡沫鋁夾芯結構的沖擊波衰減效應 198
6.2.2 單層泡沫鋁夾芯板抗爆特性 205
6.2.3 雙層泡沫鋁夾芯結構的抗爆特性 214
6.2.4 三層泡沫鋁夾芯結構的抗爆特性 216
6.3 泡沫鋁夾芯板數值模擬研究 218
6.3.1 泡沫鋁夾芯板數值模型建立 218
6.3.2 應力波泡沫鋁中傳播特性分析 220
6.3.3 泡沫鋁密度梯度三明治結構的抗爆性能分析 222
參考文獻 226
第7章 多層復合結構爆炸容器抗爆特性 227
7.1 泡沫鋁夾芯復合結構爆炸容器吸能機理 227
7.1.1 數值模擬模型構建 227
7.1.2 復合結構爆炸容器沖擊過程模擬 228
7.2 抗爆能力影響因素數值分析 229
7.2.1 炸藥量對容器吸能的影響 229
7.2.2 內襯形式對容器吸能的影響 232
7.2.3 泡沫鋁厚度對容器吸能的影響 234
7.2.4 芯層孔隙度對容器吸能的影響 235
7.2.5 端蓋短軸尺寸對容器吸能的影響 236
7.3 圓柱形內襯爆炸容器抗爆特性試驗 241
7.3.1 試驗容器與試驗方案 241
7.3.2 爆炸試驗過程及現象 244
7.3.3 爆炸容器應變響應 246
7.3.4 試驗和數值模擬比較 249
7.3.5 爆炸容器內襯預裂縫影響 250
7.3.6 炸藥爆炸加載順序影響 251
7.4 內襯結構形式對抗爆特性的影響 252
7.4.1 內襯結構形式與試驗方案 252
7.4.2 抗爆試驗過程及現象 254
7.4.3 內襯結構對爆炸容器應變響應的影響 255
7.4.4 內襯結構形式對抗爆特性的影響 258
7.4.5 內襯結構參數對容器抗爆特性的影響 263
7.5 重復加載條件下復合結構爆炸容器的抗爆特性 266
7.5.1 重復加載爆炸試驗分析 266
7.5.2 重復加載爆炸容器抗爆特性數值計算分析 267
7.6 蜂窩夾芯復合結構爆炸容器抗爆特性數值研究 271
7.6.1 鋁蜂窩夾芯爆炸容器細觀模型 271
7.6.2 鋁蜂窩夾芯爆炸容器的抗爆特性分析 273
參考文獻 275
第8章 復合結構圓柱形爆炸容器的輕量化設計與優化 276
8.1 復合結構圓柱形爆炸容器的輕量化設計 276
8.1.1 外殼設計原則 276
8.1.2 復合結構內襯的設計原理 276
8.1.3 設計準則及輕量化設計實現 285
8.2 多層復合圓柱形爆炸容器的優化設計 289
8.2.1 BP神經網絡及NSGA-Ⅱ遺傳算法介紹 289
8.2.2 多目標問題的描述 292
8.2.3 多目標優化結果 294
參考文獻 300
前言
第1章 緒論 1
1.1 爆炸容器研究概況 1
1.2 圓柱形爆炸容器的研究內容與進展 2
1.2.1 爆炸容器內爆載荷研究 2
1.2.2 爆炸容器動力響應 5
1.2.3 泡沫鋁材料及其夾芯結構力學行為 10
1.2.4 復合結構爆炸容器 12
1.2.5 爆炸容器設計方法 14
1.3 圓柱形爆炸容器研究存在的主要問題 15
參考文獻 16
第2章 爆炸容器內爆炸基礎與動力學理論 23
2.1 沖擊載荷的特性 23
2.2 空氣中爆炸載荷的確定 23
2.2.1 無限空氣中沖擊波載荷經驗公式 23
2.2.2 正壓作用時間和比沖量經驗公式 25
2.3 沖擊波的反射作用 26
2.3.1 沖擊波正反射 26
2.3.2 沖擊波斜反射 29
2.3.3 沖擊波馬赫反射 30
2.4 爆炸容器沖擊載荷動力響應 31
2.4.1 單自由度模型動力系數理論推導 31
2.4.2 多自由度模型沖擊載荷響應 32
2.4.3 單自由度模型與多自由度模型的算例對比 41
2.5 應力波在多層介質間的傳播 44
2.6 圓柱殼振動響應理論 46
參考文獻 48
第3章 沖擊載荷下材料與結構的吸能機制 49
3.1 多胞材料結構與加載特性 49
3.1.1 蜂窩材料 49
3.1.2 泡沫材料結構與加載特性 55
3.2 多胞材料對沖擊波的衰減作用 59
3.2.1 多胞材料的吸能機理 59
3.2.2 泡沫鋁材料的R-P-P-L模型 59
3.2.3 一維沖擊理論 60
3.2.4 泡沫鋁壓縮理論 62
3.2.5 應變率效應 65
3.3 復合材料夾層板 65
3.4 納米多孔材料 66
3.4.1 納米多孔鋁材料 66
3.4.2 巴基球填充碳納米管材料 71
3.4.3 單壁碳納米管巴基紙 77
參考文獻 84
第4章 圓柱形爆炸容器內爆炸模型與試驗系統建立 86
4.1 爆炸容器實體模型 86
4.1.1 圓柱形爆炸容器設計 86
4.1.2 爆炸容器制造 87
4.2 數值模型建立 88
4.2.1 基本假設 88
4.2.2 橢球圓柱簡化模型 89
4.2.3 爆炸壓力容器實體模型 93
4.2.4 實體模型與簡化模型的對比分析 93
4.3 測試系統建立 97
4.3.1 測試系統初始設計 98
4.3.2 內爆炸沖擊響應測試結果分析 100
4.4 國內外壓電傳感器性能對比試驗 106
4.4.1 試驗系統設計 106
4.4.2 沖擊振動及諧振影響因素分析 108
4.4.3 信號處理與分析 110
4.4.4 實測值與經驗公式計算值的對比分析 111
4.4.5 實測值與數值模擬的對比分析 112
4.5 爆炸容器內爆炸參數測試系統改進 113
4.5.1 測試管更改 113
4.5.2 更換雷管及破片散布驗證試驗 114
4.5.3 測試系統改進 115
4.5.4 測試管改進前后測試結果對比 118
參考文獻 120
第5章 圓柱形爆炸容器內爆炸載荷及動態響應 121
5.1 內爆炸載荷特征及分布規律 121
5.1.1 測點分布 121
5.1.2 典型位置的載荷特征 122
5.1.3 內壁沖擊載荷分布規律 130
5.1.4 裝藥量對沖擊載荷的影響 134
5.2 端蓋處內爆炸載荷影響因素分析 136
5.2.1 橢球端蓋動態強度特性 136
5.2.2 容器柱殼高徑比影響 137
5.2.3 端蓋長短軸比影響 138
5.2.4 平頂封頭爆炸容器的討論 140
5.3 應變響應特性 141
5.3.1 典型位置的應變響應特性 141
5.3.2 應變響應模態特性 148
5.3.3 應變分布規律 155
5.3.4 應變率分析 156
5.3.5 爆心位置對容器應變響應的影響 156
5.4 應變增長現象 159
5.4.1 圓柱形殼體的應變增長機理 160
5.4.2 典型裝藥下容器殼體的應變增長 162
5.4.3 裝藥位置對容器應變增長現象的影響 166
5.4.4 加強管對容器應變增長現象的影響 168
5.4.5 法蘭對容器應變增長現象的影響 170
5.5 圓柱形爆炸容器內爆炸溫度場研究 179
5.5.1 熱電偶測溫基本原理 180
5.5.2 內爆炸溫度場數值模擬分析 181
5.5.3 內爆炸溫度場測試結果分析 183
參考文獻 185
第6章 泡沫鋁及其夾芯結構吸能機理與動力學行為 186
6.1 閉孔泡沫鋁材料壓縮力學特性 186
6.1.1 PVDF壓電計動態標定 186
6.1.2 不同應變率下壓縮力學特性 190
6.2 泡沫鋁夾芯結構抗爆試驗研究 198
6.2.1 泡沫鋁夾芯結構的沖擊波衰減效應 198
6.2.2 單層泡沫鋁夾芯板抗爆特性 205
6.2.3 雙層泡沫鋁夾芯結構的抗爆特性 214
6.2.4 三層泡沫鋁夾芯結構的抗爆特性 216
6.3 泡沫鋁夾芯板數值模擬研究 218
6.3.1 泡沫鋁夾芯板數值模型建立 218
6.3.2 應力波泡沫鋁中傳播特性分析 220
6.3.3 泡沫鋁密度梯度三明治結構的抗爆性能分析 222
參考文獻 226
第7章 多層復合結構爆炸容器抗爆特性 227
7.1 泡沫鋁夾芯復合結構爆炸容器吸能機理 227
7.1.1 數值模擬模型構建 227
7.1.2 復合結構爆炸容器沖擊過程模擬 228
7.2 抗爆能力影響因素數值分析 229
7.2.1 炸藥量對容器吸能的影響 229
7.2.2 內襯形式對容器吸能的影響 232
7.2.3 泡沫鋁厚度對容器吸能的影響 234
7.2.4 芯層孔隙度對容器吸能的影響 235
7.2.5 端蓋短軸尺寸對容器吸能的影響 236
7.3 圓柱形內襯爆炸容器抗爆特性試驗 241
7.3.1 試驗容器與試驗方案 241
7.3.2 爆炸試驗過程及現象 244
7.3.3 爆炸容器應變響應 246
7.3.4 試驗和數值模擬比較 249
7.3.5 爆炸容器內襯預裂縫影響 250
7.3.6 炸藥爆炸加載順序影響 251
7.4 內襯結構形式對抗爆特性的影響 252
7.4.1 內襯結構形式與試驗方案 252
7.4.2 抗爆試驗過程及現象 254
7.4.3 內襯結構對爆炸容器應變響應的影響 255
7.4.4 內襯結構形式對抗爆特性的影響 258
7.4.5 內襯結構參數對容器抗爆特性的影響 263
7.5 重復加載條件下復合結構爆炸容器的抗爆特性 266
7.5.1 重復加載爆炸試驗分析 266
7.5.2 重復加載爆炸容器抗爆特性數值計算分析 267
7.6 蜂窩夾芯復合結構爆炸容器抗爆特性數值研究 271
7.6.1 鋁蜂窩夾芯爆炸容器細觀模型 271
7.6.2 鋁蜂窩夾芯爆炸容器的抗爆特性分析 273
參考文獻 275
第8章 復合結構圓柱形爆炸容器的輕量化設計與優化 276
8.1 復合結構圓柱形爆炸容器的輕量化設計 276
8.1.1 外殼設計原則 276
8.1.2 復合結構內襯的設計原理 276
8.1.3 設計準則及輕量化設計實現 285
8.2 多層復合圓柱形爆炸容器的優化設計 289
8.2.1 BP神經網絡及NSGA-Ⅱ遺傳算法介紹 289
8.2.2 多目標問題的描述 292
8.2.3 多目標優化結果 294
參考文獻 300
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復合吸能圓柱形爆炸容器抗爆機理與結構設計 節選
第1章 緒論 1.1 爆炸容器研究概況 爆炸容器起源于核武器的研究，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）在20世紀40年代研制了世界上**臺爆炸容器，計劃在其內部進行原子彈原理試驗，*終因不滿足試驗要求而未投入使用。然而，它卻掀起了世界范圍內爆炸容器的研究熱潮，美國桑迪亞國家實驗室（Sandia National Laboratory）和勞倫斯 利弗莫爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory）等紛紛投入相關研究之中，開展了圓柱形、雙層球形、半球形金屬爆炸容器等一系列研究。由于生產工藝和設計理念的不足，我國對爆炸容器的研究起步較晚，直到1984年江西洪都爆炸機床設備廠制造了一臺1kg TNT當量爆炸容器，用于爆轟試驗研究。此后，中國工程物理研究院、西北核技術研究所、浙江大學、中國人民解放軍國防科技大學、北京理工大學、中國人民解放軍陸軍工程大學等單位相繼開展了爆炸容器研究。 爆炸容器能夠將爆炸產生的氣體、爆炸沖擊波、高速破片等限制在密閉空間內，*大限度地減小危害效應，保護人民生命和財產安全。隨著國民經濟的高速發展，爆炸容器在軍事作戰、反恐排爆、科學試驗、易燃易爆品運輸等方面得到了大量應用。隨著國家“一帶一路”倡議的推進，爆炸容器在加強國際安全執法、防排爆等方面擔負著重要使命。當前國際恐怖主義勢頭不減，恐怖襲擊事件時有發生，恐怖分子*常用的手段就是在公共場所進行爆炸襲擊，制造恐怖氣氛，以達到其政治訴求。例如，2013年波士頓爆炸案、2015年法國巴黎足球場爆炸事件均造成了大量人員傷亡，教訓慘痛。為控制突發爆炸情況，我國公安部門常在機場、地鐵等人員密集的公共場所安放爆炸容器以維護公共安全。另外，隨著我國工業的快速發展，爆炸物品在工業、工程領域的應用不斷增加。但由于爆炸物管理制度、從業人員、裝備器材等方面存在一系列不足，爆炸事故時有發生，帶來了巨大的經濟損失和惡劣的社會影響。廢棄武器彈藥如航空炸彈、炮彈、地雷、槍彈、炸藥及其他爆炸裝置也需要安全處理。因此，研制爆炸容器具有十分重要的意義。 單層爆炸容器的抗爆能力有限，對大當量炸藥爆炸防護效果不佳，而且存在重量大、移動不便等缺點。時至今日，材料科學的發展日新月異，碳纖維、玻璃纖維、氣凝膠、泡沫金屬等具有優異力學性能和緩沖吸能效果的新型材料層出不窮，它們在爆炸容器的抗爆設計上都展現出了相對傳統金屬材料更為卓越的優勢。因此，基于上述新型材料復合結構的綜合運用成為爆炸容器研究領域的一大熱點。 在復合結構爆炸容器的研制方面，蘇聯一直處于領先地位，20世紀70年代它就研制出了一臺纖維材料纏繞的復合結構爆炸容器。近年來，我國在多層復合結構爆炸容器的研制方面也逐漸發力，浙江大學研制了一款碳纖維纏繞鋁內襯抗爆容器，該容器主要由內襯層、纖維纏繞增強層和外保護層三部分組成，重點利用了碳纖維材料優異的拉伸吸能性能，使得該容器兼具輕質和抗爆能力強的優點[1]。北京理工大學研制了一種柔性爆炸容器，其主體部分是由多種復合材料有序排列疊加而成的，也達到了很好的抗爆效果[2]。然而，總體來說，對多層復合結構爆炸容器的研究還十分有限，公開信息較少，尤其是在理論分析、毀傷模式、衰減爆炸沖擊波、吸收爆炸能量等方面還有大量的工作亟待開展。 1.2 圓柱形爆炸容器的研究內容與進展 1.2.1 爆炸容器內爆載荷研究 爆炸容器內壁爆炸載荷（簡稱內爆載荷）特性是研究爆炸容器動態響應、結構設計及安全評估的基礎。炸藥爆炸是一個復雜的化學過程，具有作用時間短、能量釋放大及釋放迅速等特點。根據爆炸產物的約束條件差異，爆炸載荷可以分為無約束爆炸載荷和有約束爆炸載荷，其中無約束爆炸載荷又可分為自由場空氣爆炸載荷、真空中爆炸載荷、地面爆炸載荷等；約束爆炸載荷分為部分約束載荷和完全約束載荷兩種，當爆炸作用被完全包容，且爆炸產物無泄漏時稱為完全約束載荷，密閉爆炸容器內的爆炸載荷就是完全約束載荷。 當炸藥在容器內部起爆后，瞬間形成高溫高壓的爆轟產物，并向四周擴散形成沖擊波，沖擊波繼續向四周傳播，到達容器內壁后發生反射，反射波向容器中心傳播，并在容器內部與內壁其他位置反射的沖擊波相遇，繼而改變方向再次向容器內壁運動，如此反復，*終使容器內部達到一種壓力相對穩定的準靜止狀態。可以認為，容器內壁先后受到沖擊載荷和準靜態載荷兩種特征相異的載荷作用。由于在容器內部建立相對穩定的壓力前，爆炸產生的沖擊波會在容器內部來回反射，使容器內壁受到脈沖的反復作用；由于首脈沖常常攜帶大部分的爆炸能量，因此可將首脈沖看成決定容器響應行為的主要載荷。 在工程實際中，對于容器所受爆炸載荷通常有三種方法確定，分別是試驗測試法、經驗公式計算法和數值模擬求解法。其中，經驗公式計算法通常只能對內壁所受載荷的首脈沖進行計算，而試驗測試法和數值模擬求解法可以獲得容器內壁所受載荷的整個時間歷程，但試驗測試法僅限于對容器部分位置進行測量，無法獲得容器內壁全局的受載荷情況。 1.試驗測試法 試驗測試法是獲得爆炸容器內爆載荷*直接、*有效的方法。針對容器內爆載荷常用的試驗測試法主要包括壓桿測試法和壓電/壓阻式壓力傳感器測試法。張德志等[3， 4]根據彈性波在金屬桿中的傳播理論設計了壓桿測試法試驗系統，其結構和安裝如圖1.1（a）所示，試驗時首先利用應變片獲得金屬桿軸向應變，然后根據金屬桿應力-應變關系轉換成沖擊波壓力。圖1.1（b）為利用壓桿測試法測得的典型容器內壁反射沖擊波的壓力時程曲線。劉文祥等[5]利用壓電式動態壓力傳感器對自制的球形爆炸容器內壁反射超壓進行了測量，測得的容器內壁反射沖擊波時程曲線如圖1.2所示。在容器內部準靜態壓力的試驗研究方面，李芝絨等[6]設計了一種容器內部準靜態壓力測試系統，該系統由壓阻型壓力傳感器感知壓力變化，容器內部壓力通過圓柱桿上的螺旋形凹槽結構與內管壁組成的微型傳壓管道傳遞到傳感器表面；李鴻賓等[7]利用PCB公司生產的壓電傳感器對爆炸容器內部準靜 態壓力進行了測量，并根據試驗結果擬合得到了容器內部準靜態壓力經驗計算公式；劉文祥等[8]在對傳感器安裝方式進行設計的基礎上，分別采用平齊安裝的壓電式壓力傳感器和導孔安裝的壓阻式壓力傳感器對球形爆炸容器內部準靜態壓力進行了測量，并根據測試結果對容器內部準靜態壓力進行了公式擬合。 2.經驗公式計算法 自第二次世界大戰之后，科研工作者對自由空氣場中的爆炸沖擊波載荷進行了大量試驗研究和理論分析，提出了一系列沖擊波參數經驗計算公式，常用的有Henrych公式、Baker公式、Brode公式、Kinney-Graham公式等[9]，它們都是根據爆炸相似律在大量試驗的基礎上擬合得到的。這些公式大多基于比例距離法從球形TNT裝藥擬合得出的，對于非TNT裝藥可以通過爆熱、比沖量或者超壓峰值等參量轉化成等效的TNT當量再進行計算，對于長徑比為1∶1的圓柱形裝藥，在遠離爆炸位置一般可以用等量球形裝藥代替。上述自由空氣場中的經驗公式在工程計算方面具有簡單、高效等特點，在其適用范圍內得到了大量應用。我國林俊德院士[10]針對封閉空間內約束爆炸載荷進行了大量試驗，重點關注了百兆帕以上的爆炸沖擊波載荷，并結合其他工作成果提出了林俊德公式。 通過對經典經驗公式的分析可以發現，不同預測方法中沖擊波超壓與比例距離的關系存在一定偏差，這是由爆炸過程的復雜性導致的。當比例距離大于1m/kg1/3時，上述經驗公式的預測值相差很小；當比例距離為0.5～1m/kg1/3時，不同公式的預測結果開始出現差異，其中Brode公式計算的超壓峰值*大，Henrych公式計算的超壓峰值*小；當比例距離小于0.5m/kg1/3時，各個公式的預測結果偏差都較大。因此，在使用上述公式時，有必要對所需比例距離進行全模型試驗校核。 炸藥爆炸一般可以假設是瞬時發生的，可以通過絕熱爆炸過程來估計爆炸容器內的準靜態壓力。在已知容器體積V、炸藥當量W和爆熱Qv，以及炸藥爆炸后混合氣體的多方指數γ（一般取值1.3）的基礎上，根據理想氣體等熵和能量守恒方程，可得到準靜態壓力公式[9]： （1.1） 通過對相應試驗數據進行擬合，李鴻賓等[7]和劉文祥等[8]分別得到了準靜態壓力計算公式，即 （1.2） （1.3） 式中， 為炸藥釋放的能量，包括爆炸能和燃燒能。 其中，式（1.2）由于考慮散熱的原因，計算結果小于式（1.1）；式（1.3）表明準靜態壓力與當量容積比呈近似的正比關系。 3.數值模擬求解法 試驗測試法只能得到某些點的沖擊波超壓，為了得到爆炸容器內各處的載荷分布還需借助數值模擬手段。姚哲芳等[11]利用AUTODYN軟件對坑道中爆炸沖擊波進行了有效模擬；張亞軍等[12， 13]在沖擊波系的演化中采用PPM格式求解歐拉（Euler）方程，對圓柱形爆炸容器的內爆炸流場進行了數值計算，結果表明爆炸容器封頭頂點所受載荷*大，并研究了120kg當量TNT在爆炸塔內爆炸后載荷的分布特點。姚成寶等[14]利用LS-DYNA軟件對無限空氣中TNT爆炸的沖擊波傳播過程進行了計算，討論了網格密度對計算結果的影響，當網格尺寸小于2mm時，計算結果基本趨于收斂；宋貴寶等[15]對船艙艙室內爆炸沖擊波的分布特點進行了數值模擬；王蕓艷等[16]對空氣中爆炸沖擊波在狹窄巷道轉角處的傳播特性進行了數值模擬；呂鵬飛等[17]對不同曲率半圓柱形彎曲巷道內爆炸沖擊波的傳播特性進行了數值模擬，結果表明LS-DYNA軟件適用于結構復雜工況條件下爆炸沖擊波的計算。王震等[18]對拱頂鋼罐密閉空間內的爆炸載荷進行數值計算，討論了罐體高徑比、端蓋半徑等結構參數對爆心環面和端蓋中心等特殊位置的壁面發射超壓的影響，結果表明罐體結構參數對內爆轟場超壓分布影響較大，在爆炸容器設計中應該予以重點關注。 對于鋼質壓力容器，龐崇安等[19]發現，流固耦合效應對沖擊載荷的大小和分布無明顯影響，考慮流固耦合時的沖擊波超壓峰值和不考慮流固耦合時的沖擊波超壓峰值基本一致；張亞軍[20]在ALE方程中采用PPM格式來描述具有運動邊界的爆炸流場，分別模擬了平板和橢球封頭爆炸容器的流固耦合問題；鄧貴德[21]提出了一種處理流固耦合問題的新思路，將爆炸容器內壁面受到爆炸作用前后的位置設為兩種極限情況，分別按照剛性壁面進行計算，兩種情況得出的超壓峰值結果與采用流固耦合方法得到的結果誤差很小；Kambouchev等[22]對多層復合結構爆炸容器進行了研究，結果表明泡沫鋁夾芯在爆炸沖擊作用下會發生很大變形，應考慮流固耦合效應對爆炸載荷的影響。 1.2.2 爆炸容器動力響應 1.殼體響應 與準靜態載荷相比，在爆炸沖擊載荷作用下爆炸容器的結構響應會涉及三類主要問題，即應變率效應、慣性效應和應變增長現象。 1）應變率效應 爆炸載荷具有瞬時性，意味著容器殼體會產生高應變率下的響應。Baker[23]認為在爆炸載荷作用下，鋼質爆炸容器的應變率都將處于1～100s-1的范圍內。應變率效應會對材料本構關系產生影響，高應變率下材料的彈性模量變化不大，材料的屈服極限和強度極限都得到了明顯提高，延伸率明顯下降。因此，當爆炸容器發生彈性變形時，可以不考慮應變率的影響；但涉及塑性大變形時，應變率效應的影響則不可忽略，此時結構應變峰值會明顯降低，在數值模擬時需要采用應變率強化材料本構關系。 2）慣性效應 不同于一般準靜態載荷作用下的壓力容器，爆炸容器動力響應還必須考慮介質微元體的慣性效應，對此很多學者在理論分析方面做了大量工作。Baker[23]*早給出了球殼在球面波作用下的彈性響應理論解，表明在比例距離較大的情況下，即使相對較厚的殼體也可以通過薄殼理論求解，
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