
兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (10): 250221-.doi: 10.12382/bgxb.2025.0221
收稿日期:2025-06-05
上线日期:2025-11-05
通讯作者:
基金资助:
LI Yuqi, NING Jianguo, XU Xiangzhao*(
)
Received:2025-06-05
Online:2025-11-05
摘要:
不同入射角下爆炸冲击波与典型材质作用后的反射压力会造成严重的毁伤,目前关于冲击波与不同典型材质作用后反射压力计算尚不完善,因此研究不同入射角下冲击波与典型材质的相互作用具有重要意义。为了探究爆炸冲击波与不同典型材质作用后的反射超压,获取入射压力、不同入射角对反射压力的影响,利用冲击波波阵面上的质量和动量守恒基本关系式,以及花岗岩、空气和45#钢的状态方程,推导出不同入射角下爆炸冲击波不同典型材质间反射压力的大小。针对上述问题开展了炸药在不同炸高下爆炸试验,测量空气自由场和冲击波遇到典型材质(45#钢和花岗岩)反射后压力值。通过将理论计算结果与试验数据进行比对验证,对比结果表明:该理论模型预测结果与试验结果一致,能有效的预测不同入射角下,冲击波作用到不同典型材质下的反射压力值的大小,为后续爆炸冲击波与不同典型材质的反射计算提供理论支撑。
李玉琪, 宁建国, 许香照. 冲击波与典型材质作用后的反射压力计算[J]. 兵工学报, 2025, 46(10): 250221-.
LI Yuqi, NING Jianguo, XU Xiangzhao. Calculation of Reflected Pressure from Shock Wave Interaction with Typical Materials[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(10): 250221-.
| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
|---|---|---|---|
| ρ/(kg·m-3) | 1.29 | γ | 1.4 |
| c/(m·s-1) | 340 | P0/MPa | 0.1 |
表1 空气状态方程参数
Table 1 Parameters of the equation of state for air
| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
|---|---|---|---|
| ρ/(kg·m-3) | 1.29 | γ | 1.4 |
| c/(m·s-1) | 340 | P0/MPa | 0.1 |
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| ρ/(kg·m-3) | 2670 |
| c/(ms-1) | 3030 |
| S | 1.66 |
表2 花岗岩状态方程参数
Table 2 Parameters of the equation of state for marble
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| ρ/(kg·m-3) | 2670 |
| c/(ms-1) | 3030 |
| S | 1.66 |
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| ρ/(kg·m-3) | 7580 |
| c/(m·s-1) | 4200 |
| S | 2.02 |
表3 45#钢状态方程参数
Table 3 Parameters of the equation of state for 45# steel
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| ρ/(kg·m-3) | 7580 |
| c/(m·s-1) | 4200 |
| S | 2.02 |
| 传感器距离炸心距离/m | 超压值/MPa | 压力值/MPa |
|---|---|---|
| 1.0 | 0.242 | 0.342 |
| 1.4 | 0.120 | 0.220 |
| 1.8 | 0.084 | 0.184 |
| 2.0 | 0.066 | 0.166 |
表4 自由场超压数据
Table 4 Free-field overpressure data
| 传感器距离炸心距离/m | 超压值/MPa | 压力值/MPa |
|---|---|---|
| 1.0 | 0.242 | 0.342 |
| 1.4 | 0.120 | 0.220 |
| 1.8 | 0.084 | 0.184 |
| 2.0 | 0.066 | 0.166 |
| 传感器 编号 | 炸高/ m | 传感器距离 炸心水平 距离/m | 地面 介质 | 超压值/ MPa | 压力值/ MPa |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.5 | 0.87 | 花岗岩 | 0.370 | 0.470 |
| 2 | 1.31 | 0.191 | 0.291 | ||
| 1 | 0.71 | 花岗岩 | 0.517 | 0.617 | |
| 3 | 0.7 | 0.71 | 45#钢板 | 0.545 | 0.645 |
| 4 | 1.21 | 0.350 | 0.450 | ||
| 2 | 0.9 | 1.07 | 花岗岩 | 0.256 | 0.356 |
| 4 | 1.07 | 45#钢板 | 0.340 | 0.440 |
表5 反射场超压数据
Table 5 Reflected overpressure data
| 传感器 编号 | 炸高/ m | 传感器距离 炸心水平 距离/m | 地面 介质 | 超压值/ MPa | 压力值/ MPa |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.5 | 0.87 | 花岗岩 | 0.370 | 0.470 |
| 2 | 1.31 | 0.191 | 0.291 | ||
| 1 | 0.71 | 花岗岩 | 0.517 | 0.617 | |
| 3 | 0.7 | 0.71 | 45#钢板 | 0.545 | 0.645 |
| 4 | 1.21 | 0.350 | 0.450 | ||
| 2 | 0.9 | 1.07 | 花岗岩 | 0.256 | 0.356 |
| 4 | 1.07 | 45#钢板 | 0.340 | 0.440 |
| 传感器 编号 | 地面 介质 | 距离/ m | 炸高/ m | 反射 压力 值/MPa | 计算 结果/ MPa | 误差/ % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 花岗岩 | 0.87 | 0.5 | 0.470 | 0.420 | 10.0 |
| 2 | 花岗岩 | 1.31 | 0.291 | 0.243 | 16.4 | |
| 1 | 花岗岩 | 0.71 | 0.617 | 0.595 | 3.6 | |
| 3 | 45#钢板 | 0.71 | 0.7 | 0.645 | 0.614 | 4.8 |
| 4 | 45#钢板 | 1.21 | 0.450 | 0.366 | 18.6 | |
| 2 | 花岗岩 | 1.07 | 0.9 | 0.356 | 0.314 | 11.7 |
| 4 | 45#钢板 | 1.07 | 0.440 | 0.361 | 17.9 |
表6 理论计算结果与试验结果对比
Table 6 Comparison of theoretical calculations and experimental results
| 传感器 编号 | 地面 介质 | 距离/ m | 炸高/ m | 反射 压力 值/MPa | 计算 结果/ MPa | 误差/ % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 花岗岩 | 0.87 | 0.5 | 0.470 | 0.420 | 10.0 |
| 2 | 花岗岩 | 1.31 | 0.291 | 0.243 | 16.4 | |
| 1 | 花岗岩 | 0.71 | 0.617 | 0.595 | 3.6 | |
| 3 | 45#钢板 | 0.71 | 0.7 | 0.645 | 0.614 | 4.8 |
| 4 | 45#钢板 | 1.21 | 0.450 | 0.366 | 18.6 | |
| 2 | 花岗岩 | 1.07 | 0.9 | 0.356 | 0.314 | 11.7 |
| 4 | 45#钢板 | 1.07 | 0.440 | 0.361 | 17.9 |
图16 200g炸药不同炸高工况入射角与反射系数的关系
Fig.16 Relationship between incident angle and reflection coefficient under different detonation heights with 200g explosive
图17 不同炸药量在0.7m炸高下入射角与反射系数的关系
Fig.17 Relationship between incident angle and reflection coefficient at a detonation height of 0.7m for different explosive quantities
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