冲击波超压

格式：ppt
大小：543.50 KB
文档页数：28

下载文档原格式

气体球罐物理爆炸冲击波超压计算模型

制氧站多发事故为设备超压而发生的物理爆炸事故，下面计算可能发生的物理爆炸相当的TNT 摩尔量。

以氧气球罐为例，分析固有爆炸危险所产生的能量。

压力容器中介质为压缩气体，发生物理爆炸释放的能量为：
31101013.011⨯⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-k k g p k Pv E E g ——发生物理爆炸释放的能量，kJ
p ——容器内气体绝对压力，MPa
v ——容器容积，m 3
k ——气体绝热指数
查常用气体绝热指数表可知k 取1.397；设计球罐容积400 m 3；工作压力3.0 MPa ，带入上式求得E g ＝3.903ⅹ106 kJ
查得每kgTNT 爆炸释放能量相为4.5ⅹ103 kJ ，摩尔质量137g/mol TNT 当量为 E g /4.5ⅹ103＝867.33 kg ＝867330g
摩尔量为 867330/137＝6330.88mol
因此，氧气球罐发生物理爆炸释放的能量，相当于TNT 质量867.33 kg ，折合摩尔量为6330.88mol 。

冲击波反射超压沿刚性墙面的分布规律

冲击波反射超压沿刚性墙面的分布规律刘晓峰;年鑫哲;王希之;谢兴博;谭雪刚【摘要】In order to obtain the distribution of peak reflection shock wave overpressure along rigid wall ,the finite element models were set up. The problems were solved by using AUTODYN software and analyzed by comparing with the calculation results of TM5-855-1. The prediction formula was conducted to calculate the distribution of peak reflection shock wave overpressure along rigid wall at different scaled dis-tance. The prediction formula could provide a reference in design for explosion-proof walls and structural anti-blast .%为得到冲击波反射超压峰值沿刚性墙体高度分布的规律 ,利用 AUTODYN 软件建立数值计算模型并进行求解 ,并与美军常规武器防护设计手册(TM5-855-1)计算结果进行对比分析.通过拟合得到了刚性地面上不同比例距离处冲击波超压峰值沿刚性墙体高度分布的计算公式 ,可为防爆墙及结构抗爆设计提供参考.【期刊名称】《工程爆破》【年(卷),期】2015(021)005【总页数】4页(P28-31)【关键词】冲击波;反射超压;刚性墙;数值模拟;比例距离;AUTODYN;防爆墙;抗爆【作者】刘晓峰;年鑫哲;王希之;谢兴博;谭雪刚【作者单位】解放军理工大学野战工程学院,南京210007;66290部队,河北承德067300;解放军理工大学野战工程学院,南京210007;解放军理工大学野战工程学院,南京210007;解放军理工大学野战工程学院,南京210007【正文语种】中文【中图分类】TD235.1;O383+.11 引言炸药在地面爆炸形成冲击波，冲击波传播过程中在结构物表面会瞬间反射，反射超压为结构表面所承受的荷载，是结构抗爆设计所需要的基本参量〔1－2〕。

冲击波超压

(1)首先根据容器内所装介质的特性计算出其爆破能量E。
(2)将爆破能量q换算成TNT当量q。因为1 kg TNT爆炸所放出
的爆破能量为4 230～4 836kJ/kg，一般取平均爆破能量为
4500kJ/kg，故其关系为：
q=E/qTNT =E/4500
(3)按式(51)求出爆炸的模拟比α，即：
1
1
1
冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。
容器破裂时，器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气受到冲击波而发生扰动，使其状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中的传播就成为冲击波。
在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。如此反复循环数次，压力渐次衰减下去。开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△P。
1)压缩气体与水蒸气容器爆破能量
当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为：
Eg

pV [1 (0.1013
k 1
p
k 1
) k ]103
Eg——气体的爆破能量，kJ； P——容器内气体的绝对压力，MPa； V——容器的容积，m3；k——气体的绝热指数，即气体的定压比热与
实例
1、二氧化碳储罐物理爆炸能量。
CO2 储槽的参数：操作压力：2.0 MPa；操作温度：－22℃；尺寸：Ø2×10 m，30 m3。
方法1、压缩气体与水蒸气容器爆破能量
Eg

pV [1 (0.1013
k 1

一种新的冲击波超压测试方法——压力响应膜片

可以自由确定、计算速度较快。
１．膜片的材料参数
１．３５ｘ１０３【ｊ
（６）
式中， ‘ ＋一冲击波超压作用时间，８；卜测点到爆源的距离，ｍ；ｍ— ＴＮＴ药量，ｋｇ。由冲击波峰值超压及超压作用时间的计算公式，可以得出在同一峰值超压不同作用时间（冲量）下的膜片变形情况
Ｊｏｈｎｓｏｎｃｏｏｋ模型屈服应力为
＝
ｆ＋曰）（１＋ｃＩｎｅ＊一）
一等效塑性应变；
７１— ７１
（１）
３．三角波模拟冲击波的可行性
式中
一无量纲化时的塑性应变
向。
／：Ｊ２（ａ／，）：＋＋＋鲁＋－－．
ｒ
＝，Leabharlann 称为对比距离。在实际计算中，忽略的无
穷小项，只考虑前三项，也即是Ａｉ、Ｂｉ（ｉ＞２）全为０。
根据大量的实验结果，ＴＮＴ（梯恩梯）装药在无限空气介质中爆炸时，具体的空气冲击波峰值超压计算式为：
Ｂ、Ｃ、ｍ、ｎ一材料常数。可由实验得到材料失效判据采用最大塑性应变判据，其数学描述如下：
超压，ｔ＋表示冲击波作用时间。

带壳装药热爆炸冲击波超压测量及分析

结构钢，承受１０ＭＰ可０ａ静态水压。带壳装药外部粘贴压电式加速度传感器，平放置在爆室中部的水地面上，面朝向传感器。压力传感器通过绝缘支侧座固定在钢管结构支架上，离带壳装药９５Ｉ，距．高ｎ度１５ｍ，同一测点放置两个压力传感器。信号．在电缆通过钢管穿出，廊道中的电荷放大器相连。与
支持。评估带壳装药的热爆炸效果，通过实验宏仅
观破坏效果和对带壳装药破片分析所得结果不够精
确，而通过测量爆炸在周围空气中产生的压力是较
精确和易实现的方法。目前，带壳装药爆炸超压测量的相关研究比对
ＷＡＮＧａｇｌ，ＺＨＯＵｎＣｈｎ－ｉＧａｇ，ＣＡＩＺｏｇｙ，ＴＡＮＧ —ｈ，Ｚｎ－ｉＹｕｚｉＨＡＯｈｎ — ｉＩＸｕＳｅｇｗｅ，Ｌｎ，ＬＮｎ —ｕ，ＣＨＵｈＩＹｉｇｒｉＺｅ
（ｏｔｅｔｎｔｕｅｏＮｃａＴｃｎｌｙＸ ’ ｎ７０２Ｓａｎｉｈｎ）ＮｒｗｓＩｓｔｔｆｕｌｒｅｈｏｇ，ｉａ１０４，ｈａｘ，Ｃｉａｈｉｅｏ
水泥喷浆结构。带壳装药为圆柱形结构，边直径底
３０ｍ高度３０ｍ８ｍ，５ｍ．壳体厚度均匀，料为航空材
热引爆后，闭测试系统，据通过网络传出爆室，关数

某天线抗冲击波超压能力研究

ＲｅｅｒｈｏｈｓｓａｃｇｉｓｓａｃｎｔｅＲｅｉｔｎｅａａｎｔ
ＢｌｓａｅＯｖｒｅｓｒｏｒａｎＡｎｅｎａａｔＷｖｅｐｒｓｕｅｆｒＣｅｔｉｔｎ
ＴＡＮＧｎＬｉ
（ｈＯｈＲｓａｃｓｔｔｏＥＣ，Ｃｅｇｕ６０３，Ｃｉ）ＴｅｌｔｅｒＩｔｕＣＴｅｈｎｉｅｆｈｎｄ１０６ｈｎａ
ＡｂｔａｔＭｕｚｅｂａｅｉａｍｐｒａｔｍｕｚｅａｔｃｍｅｔｆａｔｌｒ．Ｂａｔｗｖｖｒｒｓｕｅｏｚｌｓｒｃ：ｚｌｒｋｓｎｉｏｔｎｚｌｔｈｎｓｏｒｌｙａｉｅｌｓａｅｏｅｐｅｓｒｆｍｕｚｅｂａｅｈｓｈｚｒｏｓｅｅｔｎｃｒｉｎｅｎｎｔｌｄｎａｅｔｉｏｅｂｒｅ．Ｔｒｕｈｔｅｓｅｓａｄｄｓｒｋａａａｄｕｆｃｓｏｅａｎａｔｎａｉｓａｌｅｒｔａｌｆｔａｒ１ｈｏｇｔｓｎｉ－ｔｅｈｈｈｒ
的冲击波超压对其影响不容忽视，文中通过分析在冲击波超压作用下某天线受力、变形情况，论证其抗
冲击波超压的能力，并对天线罩的耐冲击次数进行了讨论。关键词：１制退器；击波超压；炮：２冲天线中图分类号：Ｈｌ４Ｔ３１７Ｔｌ；Ｐ９．文献标识码：Ａ文章编号：０８－３０２１）３－０２－３１０５０（０１００１０

冲击波超压的概念

冲击波超压的概念
冲击波和超压是物理学中非常重要的概念，它们在许多技术和工程领域中都有广泛的应用。

冲击波超压是指在冲击波传播过程中，波前和波后的压力差，它会产生巨大的破坏力。

本文将详细介绍冲击波超压的概念、形成原因、特点以及应用领域，同时分析影响冲击波超压的因素，并通过具体案例说明其应用和效果。

最后，本文将探讨未来在工程建筑、地球科学等领域中针对具有复杂特性系统进行建模与仿真以及寻求新型材料来有效阻挡或吸收冲击波造成损坏的发展趋势和创新方向。

冲击波超压基本计算公式1

、IMP亦9.81Kgf/cm^。

表5-仃地面爆炸时空气冲击波峰值超压的人身伤害准则
见《安全生产技术》中压力容器爆炸的危害
二、点爆炸冲击波超压基本计算公式
△ P=0.084R+0.27R2+0.7R3（适用范围：1< F K 10-15）式中：△ P-水泥地面上爆炸时的冲击波峰值超压；单位MPa
R—比例距离（对比距离），是爆炸中心的距离r （m）与爆炸
药量W （您）的立方根之比，即：R=r/W1/3。

W按TNT当量计算，单位kg。

1、在钢性地面上发生爆炸
△ P=0.106R+0.43R2+1.4/R3（适用范围：1< R< 15) 2、在普通地面上发生爆炸
△ P=0.10^R+0.399/R2+1.26^R3（适用范围：1< R< 10-15)
△ P=0.09^R+0.39/R2+1.^R3（适用范围：0.1 W R< 1) 2、爆炸源周围有标准土围
△ P=0.41R+0.69/R2+0.66^R3（适用范围：1< R< 10-15)△ P=0.09^R+0.39/R2+1.^R3（适用范围：0.1 W R W 1)三、一般将烟花爆竹工房当作点爆炸源计算，需坑道中或线状爆炸源
计算公式时再联系
四、建议将晾晒场、晾棚等无约束或露天的爆炸源，TNT当量按0.4计算，根据试验结果，在露天条件下，黑火药的TNT当量约为0.4, 雷药的TNT当量约为0.69。

参考资料：《爆炸基本原理》《爆炸作用原理》计算时可参考上述公式进行，如有其它问题可随时联系。

聂学辉。

爆炸基本参数超压

爆炸基本参数超压
爆炸是指爆发巨大能量引起的突然放出，通常伴有空气压力和气体、固体和液体的运动。

超压则是指爆炸中形成的压力高于周围环境的压力。

在爆炸事件中，超压是评估其威力的重要参数之一，以下是爆炸基本参数之一的超压的介绍：
超压（overpressure）是指由于爆炸波传播产生的气体压力，它是爆炸威力的一个重要参数。

超压的单位是帕斯卡（Pa），或者用“兆帕”（MPa）这样的更大单位来表示。

在工业安全、防护设计以及民用建筑等方面，人们经常使用“兆帕”作为超压的度量单位。

超压的大小与许多因素有关，如爆炸物质的种类、质量、形态和爆炸环境等。

当一个物体爆炸时，形成的爆炸波会在周围气体中产生很高的压力，这种压力称为冲击波，其超压就是最大正压力与环境大气压力之差。

超压对人体和物体都具有破坏性，可以引起爆炸事故、建筑物倒塌、车辆损毁等。

因此，在工业生产、交通运输等领域中，需要进行超压评估，制定相应的安全措施，以确保人们的生命和财产安全。

爆炸冲击波

爆炸冲击波1）冲击波超压在计算中爆炸冲击波参数用式（1）、（2）计算。

△P s =0.137Z -3+0.119 Z -2+0.269 Z -1－0.019 （1）Z=R 2（P 0/E 0）1/3 （2）△P s =44000/ P 0△P s =0.137Z -3+0.119 Z -2+0.269 Z -1－0.019Z=R 3（P0/E0）1/3△P s =17000/ P 0式中：△P s ——冲击波正相最大超压，Pa ；P 0 ——大气压力，取1.01325×105Pa式中：R ——目标到蒸汽云中心的距离，m ；0E ——爆源总能量，E 0 用下式计算：c W Q E 01.00= (3)式中：W ——蒸汽云对爆炸冲击波有实际贡献的燃料质量，kg ；C Q ——燃料的燃烧热，50MJ/kg 。

2）爆炸伤害区计算依据①人员伤害区·死亡区与爆炸量间的关系由下式给出： ()37.05.010006.13Mtnt R = (4) 式中：M tnt ——爆源的TNT 当量，kg 。

按下式计算：TNT TNT Q E 0M =式中：TNT Q ——TNT 爆热，可取为4.50×106J/kg 。

·重伤区. .要求的冲击波峰值超压为44000Pa，用超压值由式（2）即可计算出重伤区外径5.0e R。

·轻伤区要求的冲击波峰值超压为17000Pa，用超压值由式（2）即可计R。

算出轻伤区外径01.0e·轻微伤害区R，外径为无穷大。

该区内径为01.0e②建筑物及设施的破坏区爆炸能不同程度地破坏周围的建筑物和设施，造成直接经济损失。

根据爆炸破坏模型，可估计建筑物和设施的不同破坏程度，据此可将危险源周围分为几个不同的区域，下表是不同的冲击波压力及其危害效应表。

冲击波压力及其效应选取表中后5项作为冲击波对建筑物和设施的破坏标准，将超压值代入式（3），即可求出不同超压值下的破坏半径。

空中爆炸冲击波对生物目标的超压-冲量准则

第38卷第1期爆炸与冲击Vol.38，No.1 2018 年1月EXPLOSION A N D SH O C K W AVES Jan. , 2018D O I：10. n883/bzycj-2017-0031 文章编号：1001-1455(2018)01-0106-06空中爆炸冲击波对生物目标的超压-冲量准则^王新颖12,王树山S卢熹2,王建民3(1.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京100081;2.沈阳理工大学装备工程学院，辽宁沈阳110159;3.第三军医大学野战外科研究所，重庆400042)摘要：针对空中爆炸冲击波对生物目标的毁伤准则问题，超压-冲量毁伤准则可弥补单一毁伤准则的缺陷。

首先，根据空中爆炸冲击波特征参量的一般形式，提出一种归一化毁伤准则形式，给出基于毁伤律的毁伤准则与判据的获取方法。

其次，在不同爆炸条件对生物目标进行毁伤效应实验，依据生物整体的损伤情况确定出毁伤等级，对应获得的离散的实验数据确定连续性的超压-冲量曲线，继而拟合出不同毁伤等级的超压- 冲量准则的表达式，所得到的超压-冲量准则可以评估生物目标的毁伤问题。

关键词：空气冲击波;毁伤准则；压力-冲量曲线；毁伤实验中图分类号：O383.1 国标学科代码：13035 文献标志码：A空气爆炸冲击波作为主要的毁伤因素，作用范围大，破坏力强，可以毁伤人员、设施和装备等各种军事目标以及民用建筑，一直以来都是被关注的重要问题。

无论战争还是和平时期，爆炸冲击波均是生物致伤、致残甚至致死的重要因素15]，例如在2015年8月12日天津港发生严重爆炸，爆炸造成的空气冲击波使数百人不同程度的受伤。

空中爆炸冲击波是一种具有较高幅值且持续微秒级至毫秒级时间的强间断压力波，其毁伤效果主要取决于两个相关的物理参数：峰值超压和正压作用时间。

对于短时间的脉冲毁伤主要是依赖于峰值超压，而对于长时间的脉冲毁伤主要依赖于正压作用时间，即比冲量，峰值超压和比冲量相互影响且相互关联。

战斗部爆炸冲击波超压测试与数据处理技术研究

战斗部爆炸冲击波超压测试与数据处理技术研究爆炸冲击波超压是评估弹药毁伤威力的重要参量之一。

准确可靠的爆炸冲击波超压测试系统对于冲击波超压测试十分重要。

本文以测试理论研究、测试系统方案设计、功能实现与实验验证、实测数据处理顺序,对战斗部静爆冲击波超压存储测试系统进行设计研究,并对实测数据进行分析。

首先,以测试需求与技术指标为参考依据,分析测试信号特点与干扰因素,形成测试系统总体方案,并对数据采集存储功能、触发功能等进行了重点研究和设计。

其次,以测试技术指标为标准,对测试系统进行了功能仿真、模拟实验等测试验证实验,证明数据转换与存储功能及光纤外触发方式可行。

最后,进行了战斗部爆炸测试实验实测数据处理,包括单测点数据处理、多测点数据统计分析及毁伤评估。

单个测点数据同测距记录仪测取的冲击波到达时间标准差为1.27μs~1.60μs,说明测试系统具有较好的时基统一性;对多测点数据采用支持向量机算法构建了实测数据多分类器模型,得出了数据分类预测结果与多特征参量数据值分布状态;依据超压-冲量准则,给出了测点数据建筑毁伤等级、人员毁伤概率评估结果。

冲击波超压

三、事故后果之一：物理爆炸的能量
物理爆炸，如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量(即爆破能量)不仅与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态相关。因为有的介质以气态存在，如空气、氧气、氢气等；有的以液态存在，如液氨、液氯等液化气体、高温饱和水等。容积与压力相同而相态不同的介质，在容器破裂时产生的爆破能量也不同，而且爆炸过程也不完全相同，其能量计算公式也不同。
若将k=1.135代入，可得干饱和蒸气容器爆破能量为：
Es

7.4 pV[1 (0.1013 p
)0.1189 ]10 3
用上式计算有较大的误差，因为它没有考虑蒸气干度的
变化和其他的一些影响，但它可以不用查明蒸气热力性质而直
接进行计算，因此可供危险性评价参考。
对于常用压力下的干饱和蒸气容器的爆破能量可按下式计
E=[(H1—H2)—(S1—S2)T1]W
式中 E——过热状态液体的爆破能量，kJ； H1——爆炸前饱和液体的焓，kJ/kg； H2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ/kg； S1——爆炸前饱和液体的熵，kJ/(kg·℃)； S2——在大气压力下饱和液体的熵，kJ/(kg·℃)； T1——介质在大气压力下的沸点，kJ/(kg·℃)；
1041kg /m3，合28107 kg。
方法1、压缩气体与水蒸气容器爆破能量（错误）
Eg

pV [1 (0.1013
k 1
p
k 1
) k ]103
方法2、液化气体与高温饱和水的爆破能量（正确） E=[(H1－H2)－(S1－S2)T1]W
方法2计算爆炸能量：E=1857591kJ; 将爆炸能量换算成TNT 当量q：q=E/QTNT （QTNT 为1 kg TNT 的平均爆破能量，取4500） 1857591/4500=412.8 kg。方法1计算爆炸能量：约75kgTNT爆炸能量

利用空气冲击波超压值计算炸药破坏作用1例

被作为证据采信，在对犯罪嫌疑人量刑中发挥了关键
作用，为此类案件的检验鉴定提供了一个方向。也１案件简介２００６年１Ｏ月２５日凌晨，县李某因家庭纠纷某
鼻骨侧位片在鼻骨骨折的发现及定性、定量与鉴别诊断上作用有限，已不能适应临床诊断与治疗及医学鉴
则容易漏诊。而诊断鼻骨骨折应以Ｃ检查和Ｘ线Ｔ拍片检查相结合使诊断更加准确可靠。
参考文献：
爆炸物在介质中爆炸时，炸产生的高温高压爆气体产物连续压缩空气而形成空气冲击波。我们将空气冲击波波阵面峰值压力超过空气常压的数量，称为冲击波超压， △ 用Ｐ表示。爆炸后产生破坏作用，分正是由空气冲击波超压引起的。超压是衡部量冲击波对人、损伤的重要特征量。而每种炸药物在固定介质、固定药量、固定距离下爆炸其冲击波超压都基本固定，就是杀伤破坏作用基本相同。所也
定分级的需要［。而Ｃ检查可以断层看到鼻骨各Ｔ
个层面，示出双侧鼻骨和鼻中隔，效地减少伪影显有
及影像问的重叠，对复合性骨折的诊断更清晰、确。准
身捆炸药前往其岳父黄某家，称如不给予满意答声复，引爆炸药。接到报案后，警及时将嫌疑人制将干服，当场从其身上搜得蓝色塑料袋包裹物一袋、并带有导线的雷管一枚及电瓶等物。包裹物内物品经检

冲击波超压基本计算公式1

一、1MPa≈9.81Kgf/cm2。

表5-17 地面爆炸时空气冲击波峰值超压的人身伤害准则
见《安全生产技术》中压力容器爆炸的危害。

二、点爆炸冲击波超压基本计算公式
△P=0.084/R+0.27/R2+0.7/R3 （适用范围：1≤R≤10-15）
式中：△P—水泥地面上爆炸时的冲击波峰值超压；单位MPa R—比例距离（对比距离），是爆炸中心的距离r（m）与爆炸药量W（㎏）的立方根之比，即：R=r/W1/3。

W按TNT当量计算，单位kg。

1、在钢性地面上发生爆炸
△P=0.106/R+0.43/R2+1.4/R3 （适用范围：1≤R≤15）2、在普通地面上发生爆炸
△P=0.102/R+0.399/R2+1.26/R3 （适用范围：1≤R≤10-15）△P=0.095/R+0.39/R2+1.3/R3 （适用范围：0.1≤R≤1）2、爆炸源周围有标准土围
△P=0.41/R+0.69/R2+0.668/R3 （适用范围：1≤R≤10-15）△P=0.095/R+0.39/R2+1.3/R3 （适用范围：0.1≤R≤1）三、一般将烟花爆竹工房当作点爆炸源计算，需坑道中或线状爆炸源计算公式时再联系
四、建议将晾晒场、晾棚等无约束或露天的爆炸源，TNT当量按0.4计算，根据试验结果，在露天条件下，黑火药的TNT当量约为0.4，雷药的TNT当量约为0.69。

参考资料：《爆炸基本原理》《爆炸作用原理》
计算时可参考上述公式进行，如有其它问题可随时联系。

聂学辉。

冲击波超压测试系统二次仪表频域特性

中图分类号：Ｏ３４７．５；ＴＮ９１１．６国标学科代码：１３０３５文献标志码：Ａ
爆炸冲击波具有峰值高、衰减快、持续时间短等不同于其他动力载荷的特点。准确测量爆炸冲击波
超压峰值、正压作用时间和比冲量可以为武器研制过程中的爆炸类型判别、威力对比、性能评价提供依据ｎ］。冲击波测试系统频域特性是准确测量冲击波各个参数的关键，测试系统的有效带宽合适与否很大程度上影响冲击波各参数评估的准确性。
冲击波超压测试系统一般采用的是压力传感器、二次仪表与瞬态波形记录仪（或计算机高速数采系
统）组成的测试系统引。影响系统频域特性的主要有压力传感器自身特性和二次仪表特性。而传感器
的频域特性已经被广泛研究＿４］，且只要传感器物理特性确定，传感器的频域特性就基本固定。对于冲击波测试系统的二次仪表频域特性的研究很少，测试系统中的信号二次仪表包括适配器和抗混叠滤波
第３５卷
第２期
爆
炸
与
冲
击
Ｖｏ１．３５。Ｎｏ．２
Ｍａｒ．，２０１５
２０１５年３月
ＥＸＰＬＯＳＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫＷＡＶＥＳ
冲击波超压测试系统二次仪表频域特性
杜红棉，何志文，马铁华

基于无线控制的冲击波超压测试系统

ｓｓｅｗｏｋｉｄｐｎｅｌ．ＴｈｓｉｆｗｉｅｅｓｃｎｒｌｎａｏｐｗｅｏｓｍｐｉｎＴｅｒｚｄｔｃｎｉｕｆｙｔｍｒｎｅｅｄｎｔｙｉｓｏｒｌｓ－ｏｔｏ，ａｄｈｓｌｗｏｒｃｎｕｔｏ．ｈｅｍｍｏｅｅｈｑｅｏｉｏｅｐｅｓｒｅｓｒｍｅｔｈｓａｖｎａｅｆａｔ—ｎｅｆｒｎｅａｄｎ — ｅｄｏａｌ．ｖｒｒｓｕｅｍａｕｅｎａｄａｔｇｓｏｎｉｉｔｒｅｅｃｎｏｎｅｆｃｂｅＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｓｒｎａｕｉｇ；ｂａｔｗａｅｏｅｐｅｓｒｌｓｖｖｒｒｓｕｅ；ｗｉｅｅｓｃｎｔｏ；ｅｐｏｉｎｒｌｓ — ｏｒｌｘｌｓｏｓ
ＤＯＮＧＢｉｇｕ，ＤＵｎｍｉｎ，ＺＵｎｎｙＨｏｇａｉｒｇ
（ｅｂｒｔｙｏｓｕｅｔｔｎＳｉｃＫｙｌｏａｏＩｔｍｎａｉｃｎｅ＆ＤｎｍｉＭｅｓｒｎ，Ｎｒｎｖｒｔｏｈｎ，Ｔｉｕｎ００５，ＣｉａａｒｆｎｒｏｅｙａｃａｕｅｔｏｈＵｉｓｙｆＣｉａａｙａ３０ｈｎ）ｍｅｔｅｉ１Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ｔｈｓｐｐｒｅｐａｎｈｌｓｖｏｅｐｒｓｕｅｉａｅｘｌｉｓｔｅｂａｔｗａｅｖｒｅｓｒｍｅｓｒｎｓｓｅｂｓｄｎｗｉｅｅｓｃｎｒ１Ｗｉｈａｕｇｙｔｍａｅｏｒｌｓ — ｏｔｏ．ｉｔｔｅｈ

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

等温过程
p2 p1

V1 V2
热力学过程
绝热过程等熵过程
(绝热可逆）
dQ 0
p

k
常数
比定容热容Cv, 比定压热容Cp; k= Cp/ Cv
音速是微弱扰动波在弹性介质中的传播速度
p2
2
T2
c dv
p1
c
1
T1
活塞以微小的速度dv向右运选用与微弱扰动波一起运动的相动,产生一道微弱压缩波,流对坐标系作为参考坐标系,流动转动是非定常的。化成定常的了。
E=[(H1—H2)—(S1—S2)T1]W
饱和水容器的爆破能量按下式计算： Ew=CwV 式中 Ew——饱和水容器的爆破能量，kJ； V——容器内饱和水所占的容积，m3； Cw——饱和水爆破能量系数，kJ/m3，其值见下表。
表：常用压力下饱和水爆破能量系数
锅炉饱和水和水蒸汽爆炸
饱和水——压力迅速降低——瞬时汽化——爆炸
由质量守恒方程略去二阶微量由动量方程

d A c dv Ac 0
(1) (2)
cd dv
pA
( p dp ) A cA c dv c dp cdv
由（1）、（2）得
c
1)压缩气体与水蒸气容器爆破能量当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为：
Eg pV k 1 [1 ( 0 . 1013 p
k 1
)
k
] 10
3
Eg——气体的爆破能量，kJ； P——容器内气体的绝对压力，MPa； V——容器的容积，m3；k——气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。
表：冲击波超压对人体的伤害作用
表：冲击波超压对建筑物的破坏作用
2)冲击波的超压
冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为：
p R
n
式中 △p——冲击波波阵面上的超压，MPa； R——距爆炸中心的距离，m； n——衰减系数。衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近为2.5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1个大气压，n=1.5。

3)轻伤区:内径为RB , 外径为RC , RC 表示在此处, 耳膜因冲击波作用破坏的概率为0.01 ,它要求的冲击波超压峰值为 17000Pa , 由方程组求出轻伤半径RC

4）建筑物全部破坏半径爆炸使所有建筑物全部破坏的半径由下式计算:

式中: Ki为常数,对应响应破坏等级,全部破坏其破坏等级为 1 级,取常数为3.8 。由下式求得。
R1=20m
∆p
q1=8000kgTNT
R0=10m
∆p
q0=1000kgTNT
上式也可写成为：
△p(R)=△p0(R/a) 利用该式可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压。表：1000kgTNT爆炸时的冲击波超压
综上所述，计算压力容器爆破时对目标的伤害、破坏作用，可按下列程序进行。 (1)首先根据容器内所装介质的特性计算出其爆破能量E。 (2)将爆破能量q换算成TNT当量q。因为1 kg TNT爆炸所放出的爆破能量为4 230～4 836kJ/kg，一般取平均爆破能量为 4500kJ/kg，故其关系为：
式中 E——过热状态液体的爆破能量，kJ； H1——爆炸前饱和液体的焓，kJ/kg； H2——在大气压力下饱和液体的焓，kJ/kg； S1——爆炸前饱和液体的熵，kJ/(kg· ℃)； S2——在大气压力下饱和液体的熵，kJ/(kg· ℃)； T1——介质在大气压力下的沸点，kJ/(kg· ℃)； W——饱和液体的质量，kg。
四、爆炸冲击波及其伤害、破坏作用
压力容器爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量3种形式表现出来。后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。 1)爆炸冲击波
冲击波是一种介质状态突跃变化的强扰动传播，其破坏作用可用：峰值超压，持续时间，冲量三个特征参数来衡量。
方法1、压缩气体与水蒸气容器爆破能量（错误）
Eg pV k 1 [1 ( 0 . 1013 p
k 1
)
k
] 10
3
方法2、液化气体与高温饱和水的爆破能量（正确） E=[(H1－H2)－(S1－S2)T1]W 方法2计算爆炸能量：E=1857591kJ; 将爆炸能量换算成TNT 当量q：q=E/QTNT （QTNT 为1 kg TNT 的平均爆破能量，取4500） 1857591/4500=412.8 kg。方法1计算爆炸能量：约75kgTNT爆炸能量
三、事故后果之一：物理爆炸的能量
爆炸的特征 —般说来，爆炸现象具有以下特征： (1)爆炸过程进行得很快； (2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； (3)发出或大或小的响声； (4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
实例
1、二氧化碳储罐物理爆炸能量。
CO2 储槽的参数：操作压力：2.0 MPa；操作温度：－22℃；尺寸：Ø2×10 m，30 m3。
方法1、压缩气体与水蒸气容器爆破能量
Eg pV k 1 [1 ( 0 . 1013 p
k 1
)
k
] 10
3
方法2、液化气体与高温饱和水的爆破能量 E=[(H1－H2)－(S1－S2)T1]W
q = E /q T N T = E /4 5 0 0
(3)按式(51)求出爆炸的模拟比α，即：
1 1 3 1
= ( q /q 0 ) 3 = ( q /1 0 0 0 )
= 0 .1 q 3
(4)求出在1000kg TNT爆炸试验中的相当距离R0，即 R0=R/α。 (5)根据R0值在表11中找出距离为R0处的超压△p0 (中间值用插入法)，此即所求距离为R处的超压。 (6)据超压△p值，从表中找出对人员和建筑物的伤害、破坏作用。
5）财产损失半径RE 假定RE内没有损失的财产与RE外遭到损失的财产等值。即假定RE 内财产完全损失, 而RE外财产完全无损失。 RE的计算可采用上式, 但常数KII取值为建筑破坏等级为2 级时对应的常数,其值为5.6 。

从表中可看出，空气、氮、氧、氢及一氧化氮、一氧化碳等气体的绝热指数均为1.4或近似1.4。
E g 2 . 5 pV [1 ( 0 . 1013 p
0 . 2857)Fra bibliotek0 . 2857
] 10
3
令
C g 2 . 5 p [1 (
0 . 1013 p
)
] 10
3
则： Eg=CgV 式中 Cg——常用压缩气体爆破能量系数，kJ／m3。

用超压—冲量准则,进行计算(波及范围) 1)死亡区:起点为爆炸中心,其外径为RA , 称为死亡半径。说明处于外径为RA外圆处的无防护人员因爆炸冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为0.5 , RA可用下式求得:

2)重伤区:起点内径为RA,外径记为RB , RB 表示处于该圆周附近人员因冲击波作用耳膜破裂(重伤) 的概率为0.5 ,它要求的冲击波超压峰值为44000Pa 。RB由下列方程组求得:
若将k=1.135代入，可得干饱和蒸气容器爆破能量为：
E s 7 . 4 pV [1 ( 0 . 1013 p )
0 . 1189
] 10
3
用上式计算有较大的误差，因为它没有考虑蒸气干度的变化和其他的一些影响，但它可以不用查明蒸气热力性质而直接进行计算，因此可供危险性评价参考。对于常用压力下的干饱和蒸气容器的爆破能量可按下式计算： Es=CsV 式中 Es——水蒸气的爆破能量，kJ； V——水蒸气的体积，m3； Cs—干饱和水蒸气爆破能量系数，kJ/m3。各种常用压力下的干饱和水蒸气容器爆破能量系数列于下表。
dp d
由等熵过程（可逆又绝热）关系式以及状态方程可得：
c dp d kRT
冲击波伤害、破坏作用准则有：超压准则、冲量准则、超压—冲量准则等。为了便于操作，下面仅介绍超压准则。超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见下表。
实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果距离爆炸中心的R之比与炸药量q三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下：
若
R R0

q
3

则
q0
p p0
式中 R——目标与爆炸中心距离，m； R0——目标与基准爆炸中心的相当距离，m； q0——基准炸药量，TNT，kg； q——爆炸时产生冲击波所消耗的炸药量，TNT，kg； △p——目标处的超压，MPa； △p0——基准目标处的超压，MPa； α——炸药爆炸试验的模拟比。
2)液化气体与高温饱和水的爆破能量液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还还有过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质质量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时不考虑气体膨胀做的功。过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量可按下式计算：
三、事故后果之一：物理爆炸的能量
物理爆炸，如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量(即爆破能量)不仅与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态相关。因为有的介质以气态存在，如空气、氧气、氢气等；有的以液态存在，如液氨、液氯等液化气体、高温饱和水等。容积与压力相同而相态不同的介质，在容器破裂时产生的爆破能量也不同，而且爆炸过程也不完全相同，其能量计算公式也不同。

冲击波超压

合集下载

气体球罐物理爆炸冲击波超压计算模型

冲击波反射超压沿刚性墙面的分布规律

冲击波超压

一种新的冲击波超压测试方法——压力响应膜片

带壳装药热爆炸冲击波超压测量及分析

某天线抗冲击波超压能力研究

冲击波超压的概念

冲击波超压基本计算公式1

爆炸基本参数超压

爆炸冲击波

空中爆炸冲击波对生物目标的超压-冲量准则

战斗部爆炸冲击波超压测试与数据处理技术研究

冲击波超压

利用空气冲击波超压值计算炸药破坏作用1例

冲击波超压基本计算公式1

冲击波超压测试系统二次仪表频域特性

基于无线控制的冲击波超压测试系统

文档推荐

最新文档