Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Задача 1
Цель работы:
Научиться выполнять расчеты взрывных нагрузок и их воздействия на элементы защитных устройств.
Задание:
Даны тип взрывной камеры и ее внутренние размеры. Нужно дать заключение о защитных свойствах взрывной камеры:
- определить максимальную величину заряда, при которой камеру можно эксплуатировать.
Требуемая точность результата 10%.
Критерием годности следует считать отсутствие пластической деформации.
Исходные данные:
|
Вариант № |
Тип камеры |
Внутренние размеры, см |
Стенка, мм |
Материал |
|
10 |
сферическая |
R = 50 |
40 |
22К |
Дополнительные сведения:
Дополнительные данные:
Характеристики конструкционной низколегированной стали 22К [3]:
- Плотность материала оболочки ρ=7800 кг/м3;
- Предел текучести σт = 250 МПа = 250*106 Па;
- Модуль упругости Па;
В качестве взрывчатого вещества выбираем ТГ 50/50.
Характеристики ВВ:
- Теплота взрыва заряда Q=4,77*106 Дж/кг;
- Плотность взрывчатого вещества ρВВ =1700 кг/м3;
- Плотность воздуха ρвозд=1,28 кг/м3;
Коэффициент, учитывающий переменность скорости движения среды за фронтом ударной волны ;
Взрыв заряда ВВ и образующиеся ударные волны имеют сферическую симметрию.
Считать что на второй стадии нагружения, длительность нагружения тремя ударными волнами меньше периода собственных колебаний камеры.
Расчет
Методики расчета:
Расчетные зависимости приведены в книге Селиванова В.В. «Взрывные технологии»
Все расчеты выполнены на ЭВМ в программе MathCad, путем варьирования искомого параметра до достижения требуемых результатов.
Эти параметры могут быть определены с помощью эмпирических соотношений:
МПа;
Па с;
мс.
где mВВ – масса заряда ВВ; r – расстояние от центра сферического заряда ВВ.
Данные соотношения справедливы при .
Задав интервал массы ВВ от 0 до 300 кг с шагом 0.1 кг, мы рассчитали скачок давления для каждого шага. Сравнив полученные данные с граничными условиями определили крайние значения массы ВВ:
Мпа
Па*с
мс
2) Нагружение наполненной воздухом взрывной камеры происходит в процессе отражения ударной волны от стенок и потолочного покрытия камеры. Давление за фронтом ударной волны в момент отражения резко возрастает. При нормальном отражении ударной волны умеренной интенсивности давление отраженной ударной волны Ротр на преграду определяют по формуле:
;
где γ – показатель адиабаты воздуха, γ=1,4; РО – нормальное атмосферное давление, РО=0,1 МПа.
Полученные значения показывают, что давление при отражении сильной ударной волны превышает давление падающей ударной волны в 5,5 раз
3)Импульс при отражении определяем по методу Станюковича К.С.
;
где Θ - коэффициент, учитывающий переменность скорости движения среды за фронтом ударной волны; mВОЗ – масса воздуха.
Расчет массы воздуха зависит от величины радиуса эквивалентного сферического заряда ВВ:
При радиусе взрывной камеры R>15 ударная волна отрывается от продуктов детонации и масса движущегося воздуха сосредоточивается в сжатом ударной волной слое воздуха толщиной λ≈12:
R>15
5>15*0,029
5>0,435
Тогда масса воздуха рассчитывается по формуле:
Процесс нагружения взрывной камеры при взрыве внутри нее заряда ВВ можно разделить на две стадии. Первая стадия связана с нагружением стенок взрывной камеры при первом падении на них ударной волны.
На второй стадии нагружение стенок взрывной камеры осуществляется вторичными отраженными ударными волнами, образующимися при взаимодействии ударных волн друг с другом, с облаком расширяющихся продуктов детонации, а также с противоположными стенками камеры. Вторая стадия нагружения состоит из следующих друг за другом ударноволновых импульсов убывающей амплитуды.
Так как длительность нагружения тремя ударными волнами меньше периода собственных колебаний взрывной камеры, то все три импульса давления объединяются в один. При этом суммарный удельный импульс давления i∑ увеличивается в 1,75 раза по сравнению с удельным импульсом, действующим на первой стадии нагружения:
где v – коэффициент Пуассона. v=0,25
где, динамический предел текучести.
Если значение импульса iотр, сообщаемого оболочке, не превышает значение импульса iпред, то материал оболочки будет находиться в упругом состоянии.
где δ – толщина стенки.
Так как iотр<iпред, то следует материал оболочки находится в упругом состоянии.
Предельная масса определяющая предельный импульс равна 204
εmax меньше εдоп=0.02…0.03
Допустимый импульс взрывной нагрузки :
Заключение:
Рассчитав взрывные нагрузки, возникающие при взрыве ВВ(толуола)
и характеристики взрывной камеры, получили максимальную величину заряда, при котором возможна эксплуатация камеры, равное Мmax =204кг.
При взрыве зарядов других ВВ в соотношения подставляют эквивалентную массу заряда ВВ
где Q — теплота взрыва заряда ВВ; QТолуола = 4,77 МДж/кг — теплота взрыва заряда Толуола.
В пояснительной записке представлен график, и фотография конечного результата. Стенка камеры не разрушена.