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　　爆炸容器常用于工業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域，能夠承受和封閉一定當(dāng)量的爆炸沖擊波及爆炸產(chǎn)物的破壞作用，可有效保護(hù)人員、設(shè)備和環(huán)境的安全，是一種防護(hù)設(shè)備。在容器內(nèi)實(shí)施封閉的化學(xué)爆炸時(shí)，容器內(nèi)壁上沖擊波的載荷特征是進(jìn)行爆炸容器結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析、安全評(píng)估和工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。由于封閉爆炸條件下爆炸沖擊波的產(chǎn)生、傳播和對(duì)結(jié)構(gòu)的作用是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，難以用理論方法獲得完整的解析。因此獲得比較準(zhǔn)確可靠的內(nèi)壁載荷時(shí)間和歷程及分布情況，對(duì)研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)意義重大。本文采用電測(cè)試驗(yàn)方法對(duì)爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)應(yīng)變測(cè)試，獲得內(nèi)壁應(yīng)力的變化情況，為此類大型爆炸容器的生產(chǎn)和研究提供參考。
 

　　工程概況
 

　　為取得爆炸焊接半球阻波結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)依據(jù)，在某場(chǎng)所設(shè)置了1/6縮比實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，模型主體為半球殼體，底部、中部和上部各有1個(gè)加強(qiáng)環(huán)，表面還設(shè)置了加強(qiáng)筋。殼體直徑6m，鋼板厚6mm，筋板厚6mm、高50mm，上口直徑1.33m，材料均為6mm的16MnR鋼材，材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度310MPa，彈性模量206GPa，泊松比0.3。模型完成后對(duì)其表面進(jìn)行覆土，并采用2-5kg的各種藥量和藥形進(jìn)行爆炸沖擊實(shí)驗(yàn)，同時(shí)在殼體上進(jìn)行瞬態(tài)沖擊應(yīng)變測(cè)試，再對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，得到各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力情況。
 

　　測(cè)試儀器選用聚航科技生產(chǎn)的JHDY超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，所有通道同步采樣，單通道采樣率*高200khz，配有專用高速通訊軟件，測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。應(yīng)變片采用直角應(yīng)變花，單點(diǎn)溫度補(bǔ)償。
 

　　應(yīng)變測(cè)試點(diǎn)的選擇及傳感器布置
 

　　在結(jié)構(gòu)應(yīng)力模擬計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)該結(jié)構(gòu)爆破過(guò)程中的應(yīng)力薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)置了4個(gè)測(cè)試點(diǎn)(測(cè)試點(diǎn)具體位置見圖1)。本次測(cè)試采用的傳感器貼片的位置定在殼體加肋網(wǎng)格的中心點(diǎn)，應(yīng)變片的布置規(guī)定如下：1)0°片方向平行于水平地面方向；2)90°片方向垂直于水平地面方向；3)0°片、45°片、90°片為逆時(shí)針?lè)较蚺帕小?br /> 

圖1 貼片位置
 

　　應(yīng)變測(cè)試結(jié)果及分析
 

　　(1)經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)，分析各工況的動(dòng)應(yīng)力波形圖得出：應(yīng)力波形為典型的爆炸應(yīng)力波形，球殼表面在爆炸沖擊作用下的沖擊應(yīng)力峰值除*一次*大外，之后基本以拉壓應(yīng)力狀態(tài)來(lái)回振動(dòng)，而且振動(dòng)應(yīng)力在經(jīng)過(guò)1-2個(gè)來(lái)回后立刻減小到100MPa以下。
 

　　(2)根據(jù)應(yīng)變測(cè)試的結(jié)果，可計(jì)算出結(jié)構(gòu)的*大應(yīng)力和方向，各測(cè)點(diǎn)在不同工況下都滿足防護(hù)罩用材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。
 

　　(3)比較各測(cè)點(diǎn)主應(yīng)力變化情況可得出：隨著藥量的增加，2號(hào)和1號(hào)位置的主應(yīng)力增長(zhǎng)幅度較大，其中2號(hào)位置的應(yīng)力增長(zhǎng)幅度*大，因此與其他點(diǎn)相比2號(hào)點(diǎn)*為薄弱，在實(shí)際生產(chǎn)中增加藥量時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注2號(hào)位置。
 

　　(4)根據(jù)5kg*藥不同藥形下各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力的比較，分析不同藥形情況下的應(yīng)力變化情況可發(fā)現(xiàn)，根據(jù)藥形的不同，3號(hào)和4號(hào)位置的應(yīng)力變化明顯不同，由此可推斷出藥形的不同對(duì)殼體不同部位的影響是不同的，因此在實(shí)際使用中必須引進(jìn)形狀系數(shù)的概念來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)。
 

　　結(jié)論
 

　　1. 土的堆壓可削弱球殼振動(dòng)，因此通過(guò)增加或減小土的質(zhì)量來(lái)達(dá)到消除單次爆炸引起的疲勞問(wèn)題，即通過(guò)調(diào)整覆土量達(dá)到單次爆炸球殼振動(dòng)，經(jīng)過(guò)1-2個(gè)來(lái)回后立即減小到材料的疲勞極限以下，就可以忽略單次爆炸引起的球殼的振動(dòng)疲勞問(wèn)題，只需考慮多次爆炸引起的疲勞。
 

　　2. 本次各工況中，除5kg藥量的一個(gè)工況結(jié)果偏大外，其他都能滿*模型的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此這次試驗(yàn)可以為最終實(shí)體的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
 

　　3. 隨著藥量的增加，2號(hào)位置即球殼的排氣孔附近應(yīng)力增加*快，這是殼體*為薄弱的環(huán)節(jié)，應(yīng)該通過(guò)增加筋板來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
 

　　4. 同一藥量不同藥形對(duì)結(jié)構(gòu)不同位置的應(yīng)力影響很大，因此*藥的形狀系數(shù)也應(yīng)引入到試驗(yàn)中，作為評(píng)定材料安全和指導(dǎo)生產(chǎn)的一條重要指標(biāo)。