橢圓形封頭爆炸的基本概念和理論
爆炸載荷是結(jié)構(gòu)設計和分析的重要基礎,爆炸載荷的準確描述直接影響橢圓形封頭結(jié)構(gòu)響應的分析精度。因此, 準確地認識爆炸載荷的原理和描述方法對研究橢圓形封頭結(jié)構(gòu)的動力學響應至關重要[30]。此外,了解爆轟過程的物理本質(zhì),掌握炸藥爆轟過程的規(guī)律性及爆轟參數(shù)的理論計算方法,具有重要的實際意義。
爆轟波 是在裝藥內(nèi)部傳播的一種穩(wěn)定的強沖擊波。橢圓形封頭爆轟過程是爆轟波沿爆炸物質(zhì)逐層傳播的過程。爆炸物質(zhì)因受到爆轟波的強烈沖擊作用而瞬間發(fā)生高速化學反應,形成高溫高壓的爆轟產(chǎn)物并釋放出大量的化學反應熟,這為爆轟波對下層爆炸物質(zhì)進行強烈壓縮提供了能量。因此,爆轟波可以穩(wěn)定地傳播下去而不發(fā)生衰減??梢姡Z波是一個帶有高速化學反應區(qū)的強沖擊波。前沿的沖擊波波陣面與緊跟其后的高速化學反應區(qū)構(gòu)成了整個爆轟波的波陣面,稱為爆轟波面,橢圓形封頭如圖2-1所示。
可以將爆轟波面劃分為三個控制面,一個在前沿沖擊波陣面之前,橢圓形封頭該處的爆炸物質(zhì)點尚未受到擾動,另一個緊靠在前沿沖擊波陣面之后,這里的爆炸物質(zhì)己受到壓縮但未開始進行化學反應,第三個控制面內(nèi)化學反應已經(jīng)結(jié)束,爆炸物質(zhì)己全部轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z產(chǎn)物。爆轟波速度簡稱爆速。上述三個控制面分別以O-O, Z-Z, B-B斷面表示,橢圓形封頭各控制面上的物理量分別以0,Z,H為下標。如圖2-1所示。uo,uz,UH分別表示原始爆炸物不同狀態(tài)下的質(zhì)點速度,橢圓形封頭通常默認uo-0。po,To, po; p:,Tz,pZ及pH,TH,pH分別表示相應斷面處介質(zhì)的壓力、溫度、密度;ez,eo,ez表示相應狀態(tài)的比內(nèi)能。