爆轰驱动下45钢半球壳膨胀断裂破片回收研究

作者：张世文; 陈艳; 但加坤; 李英雷; 刘明涛; 汤铁钢

来源：高压物理学报, 2022, 1-11.

• 膨胀断裂
• 全回收
• 半球壳破片
• 回收池

基于爆炸驱动金属半球壳产生的破片速度分布特点，设计了聚氨酯泡沫+水+聚氨酯泡沫三层介质组合的破片全回收系统。聚氨酯泡沫（polyurethane foam，简称PUF）桶由侧壁与底部一次成型的三个泡沫桶组件拼接，结构紧凑，防水性能高。在泡沫桶底部盛水并增加一定厚度的漂浮泡沫板，加强了回收池底部防护。采用该泡沫桶开展了中心点起爆驱动45钢半球壳膨胀断裂的全回收实验。实验结果表明，破片回收率超过88%，破片内外界面辨识度高，绝大多数破片穿透泡沫桶侧壁和漂浮泡沫板并沉入水底。漂浮泡沫板和底部水层对破片的速度衰减效果明显，泡沫桶底部无破片侵彻。新设计的回收系统可回收接近2π立体角的飞散破片，这表明可适用该回收系统的实验范围涵盖了实验装置在起爆点单边的爆轰实验，因此拓展了该回收池可回收的破片种类。此外，新系统将竖直方向的组合衰减层总尺寸减至70 cm，为进一步优化和减小回收池尺寸提供依据。根据破片测量数据，给出了破片质量分布结果，以及回收破片的平均厚度、平均尺寸等相关信息，并简要分析了半球壳破片与柱壳破片的特征差异，继而推算出半球壳断裂应变明显小于柱壳的断裂应变，为不同应力状态的壳层膨胀断裂的机制研究提供了有益的实验数据支撑。

• 单位
  中国工程物理研究院流体物理研究所