薄膜测压装置设计及其响应特性研究

发布时间：2023-08-26 03:13

　　爆炸冲击波是评价各类爆炸类武器威力的主要指标之一，评价爆炸压力场中冲击波威力大小对于工程防护以及武器研发都有重要意义。本文根据材料的强度尺寸效应，设计一种可约束不同尺寸薄膜的固定装置，以实验和仿真计算的方式研究不同尺寸的薄膜材料在冲击载荷作用下的响应特性，确定冲击波威力与材料强度、直径的关系，以期用该装置和薄膜材料评价爆炸压力场以及毁伤效应。 根据冲击波的传播和反射的理论基础，设计合理的薄膜固定装置，并通过实验对其进行优化，最终确定装置结构。装置可约束直径10³0mm共5种尺寸的薄膜，并通过实验优选出防潮纸材料为实验中使用的薄膜材料。 以激波管和冲击波压力测试系统为实验平台，研究周边约束下的防潮纸材料的响应特性和破坏情况。引入ROC曲线分析方法对冲击波作用下薄膜破坏结果进行处理，确定薄膜破裂的准则为峰值超压毁伤准则，并标定了3种不同种类防潮纸在不同尺寸条件下的破坏超压阈值；同时，对防潮纸薄膜的响应过程的简化模型进行理论分析，得到了影响防潮纸薄膜破坏的主要因素：薄膜破坏临界冲量与薄膜直径成反比，与薄膜径向最大拉应力和应变、薄膜厚度成正比。 基于RADIOSS对周边约...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 爆炸场威力评价方法研究现状
        1.2.2 冲击载荷作用下材料响应特性的研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
第2章 薄膜固定装置的设计
    2.1 薄膜固定装置设计理论基础
        2.1.1 冲击波的传播与反射
        2.1.2 材料的强度尺寸效应
    2.2 薄膜固定装置的初步设计
        2.2.1 薄膜固定装置的组成
        2.2.2 薄膜材料的选择
    2.3 薄膜固定装置的可行性试验
        2.3.1 试验过程
        2.3.2 可行性试验结果分析
    2.4 薄膜固定装置的优化
        2.4.1 薄膜固定装置的优化方案
        2.4.2 三种方案的仿真分析对比
        2.4.3 三种方案的实验对比
    2.5 本章小结
第3章 装置约束下薄膜抗冲击性能实验研究
    3.1 激波管压力场特性研究
        3.1.1 激波管压力场的仿真分析
        3.1.2 激波管压力场实验测试
    3.2 实验系统的建立
        3.2.1 实验设计
        3.2.2 实验系统的建立
    3.3 冲击载荷作用下薄膜抗冲击性能实验研究
        3.3.1 实验过程
        3.3.2 ROC 曲线在实验结果分析中的应用
        3.3.3 实验结果
    3.4 本章小结
第4章 冲击载荷作用下薄膜响应特性研究
    4.1 冲击载荷作用下薄膜响应特性分析
        4.1.1 均布冲击载荷作用下薄膜响应理论分析
        4.1.2 冲击载荷入射方式对实验结果的影响
    4.2 装置约束下圆膜的模态分析
        4.2.1 基于 RADIOSS 的薄膜有限元模型
        4.2.2 模态分析计算结果
        4.2.3 自振周期对薄膜破坏判据的影响
        4.2.4 冲击载荷作用下薄膜动态响应的频域分析
    4.3 冲击载荷作用下薄膜破坏经验公式
    4.4 本章小结
第5章 薄膜测压装置的应用
    5.1 薄膜测压装置在固体炸药爆炸压力场中的应用
    5.2 薄膜测压装置在燃料空气炸药爆炸场中的应用
    5.3 本章小结
结论
    1 本文主要研究结论及创新
    2 本文的不足与研究展望
参考文献
附录
    附录 A：3 种防潮纸材料在自由场冲击载荷作用下的实验结果
    附录 B：40g/m2 单光牛皮纸材料在正反射冲击载荷作用下的实验结果
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢



本文编号：3843839