[发明专利]一种箱形结构内部爆炸等效缩比试验方法

说明书

本发明公开一种箱形结构内部爆炸等效缩比试验方法，属于毁伤评估技术领域；一种箱形结构内部爆炸等效缩比试验方法包括计算原型应变率和缩比模型的应变率、计算动态流动应力和准静态流动应力、计算无量纲数、推导缩比模型的爆炸质量以及爆炸模拟；在计算缩比模型爆炸质量过程中综合考虑了结构尺寸的大小效应和材料的应变率的影响，使得计算得出的缩比模型爆炸质量更加准确可靠，进而在爆炸模拟时，使得损伤特征预测更加准确。

技术领域

本公开属于毁伤评估技术领域，具体涉及一种箱形结构内部爆炸等效缩比试验方法。

背景技术

具有实际几何形状与炸药的全尺寸爆破试验复杂、昂贵且存在安全隐患，因此缩比实验是模拟全尺寸原型的动态响应和损伤特征的主要方法之一，但由于尺寸效应和应变率敏感性，承受动态载荷的结构受动荷载作用不遵循通常的缩放规律，使得损伤特征预测不准确。

发明内容

针对现有技术的不足，本公开的目的在于提供一种箱形结构内部爆炸等效缩比试验方法，来缩放钢箱结构内部爆炸载荷的动态响应和损伤特征，所提出的缩比方法在使用较小缩放模型对大型箱形结构的损伤特征进行工程预测方面是有效的。

本公开的目的可以通过以下技术方案实现：一种箱形结构内部爆炸等效缩比试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：计算原型应变率和缩比模型的应变率

S2：计算动态流动应力σ_d和准静态流动应力σ₀；

S3：计算无量纲数D_in；

S4：推导缩比模型的爆炸质量W^M。

进一步地，所述原型应变率和缩比模型的应变率通过以下公式计算得出：

其中：原型参数通使用上标P表示，按缩比模型使用上标M表示，S为引入的缩比系数，如图1所示，L为单箱体边长，H为板的厚度。

进一步地，所述动态流动应力σ_d和准静态流动应力σ₀通过如下公式计算得出：

式中q为物质常数；

进一步地，所述无量纲数D_in通过以下步骤计算得出：

Q＝E_eV＝E₀W

式中：Q是爆炸总能量，E_e为每单位体积的爆炸能量，V为爆炸体积，E₀为每单位质量的爆炸能量，W为爆炸质量。L²H表示箱形结构中侧板或甲板的体积。

进一步地，所述缩比模型的爆炸质量W^M的推导过程如下：

1)令原型无量纲数和模型无量纲数相等，即：

2)推导出缩比模型的爆炸质量W^M：

进一步地，所述动态流动应力σ_d和准静态流动应力σ₀还可根据Cowper-Symonds方程或Johnson-Cook方程计算得出。

本公开的有益效果：本发明在计算缩比模型爆炸质量W^M过程中综合考虑了结构尺寸的大小效应和材料的应变率的影响，使得计算得出的缩比模型爆炸质量W^M更加准确可靠，进而使得损伤特征预测更加准确