爆炸冲击波
爆炸物理学中的冲击波传播
爆炸物理学中的冲击波传播在爆炸物理学中，冲击波传播是一个极为重要的研究领域。
冲击波是一种能量释放极为剧烈的现象，可以引起破坏和损失。
了解冲击波的传播规律，可以帮助我们更好地预测和控制爆炸事故，以保护人们的生命和财产安全。
首先，冲击波的传播速度是决定其危害范围的重要因素之一。
我们知道，冲击波是由爆炸现象产生的一种高能量波动。
当爆炸物质遇到外界能量的刺激，会瞬间释放大量能量，形成了一个高压区。
这个高压区内的气体快速膨胀，形成了冲击波。
冲击波向四周扩散，速度极快，可以达到几千米每秒。
传播速度的快慢直接决定了冲击波对周边环境的影响范围。
其次，冲击波的传播路径也是需要研究的关键。
冲击波传播路径受到周围环境的影响，通常会遵循空气分子的弹性碰撞规律。
当冲击波遇到不同密度或温度的介质时，会发生折射、反射、散射等现象。
例如，当冲击波传播到水面时，会发生反射，并且能量会部分转化为水波的形式。
这种现象在水下爆炸中尤为重要，它会导致冲击波在水中传播的路径发生改变，从而影响到设施和装置的安全性。
此外，冲击波的传播还会受到地形和建筑物的影响。
地形障碍物会产生阻挡、反射、散射等现象，从而改变冲击波的传播路径和强度。
建筑物也可以起到一定的防护作用，减少冲击波对人员和设施的伤害。
因此，在工程设计中，需要充分考虑到周围环境和设施的特点，合理布置和建设，以降低冲击波的危害。
最后，冲击波的传播不仅在地面上产生影响，还可以通过空中和水中传播。
空气中的冲击波会在传播过程中逐渐减弱，但仍然可以造成气流的剧烈扰动，从而引发风暴、龙卷风等气象灾害。
水中的冲击波则会引起剧烈的表层和水下扰动，对海洋生态和渔业资源造成严重破坏。
因此，在进行军事、工程和科学实验等活动时，都要充分考虑冲击波的传播路径和可能造成的不良后果。
综上所述，爆炸物理学中的冲击波传播是一个复杂而重要的研究领域。
了解冲击波的传播规律，有助于我们预测和控制爆炸事故，保护人们的生命和财产安全。
爆破安全技术--爆破冲击波
爆破安全技术--爆破冲击波无约束的药包在无限的空气介质中爆炸时，在有限的空气中会迅速释扩大量的能量，导致爆炸气体产物的压力和温度局部上升。
高压气体在向四周迅速膨胀的同时，急剧压缩和冲击药包四周的空气，使被压缩的空气的压力急增，形成以超音速传播的空气冲击波。
装填在药室、深孔和浅孔中的药包爆炸产生的高压气体通过岩石裂缝或孔泄漏到大气中，也会产生冲击波。
空气冲击波具有比自由空气更高的压力(超压)，会造成爆区四周建、构筑物的破坏和人类器官的损伤或心理反应。
人员承受空气冲击波的同意超压不应当超过0．01×105Pa。
在不同超压下人员遭受损伤的程度如表6—2所示。
表6—2 人员损伤等级冲击波对建筑物的破坏等级如表6—3.冲击波对人员及建、构筑物的损伤程度，按超压的大小来判别。
超压按下式计算：式中：Q装药量(炭爆破为总药量，秒差爆破为最大一段药量)，kg；R自爆破中心到测定的距离，m。
表6—3 空气冲击波对建筑物的破坏等级参数见表6—4.表6—4 H、B系数空气冲击波随着距离的增加波强逐渐下降而变成噪声和亚声。
噪声和亚声是空气冲击波的持续。
超压低于7×103Pa为噪声和亚声。
爆破产生的噪声不同于一般噪声(连续噪声)，它继续时间短，属于脉冲噪声。
这种噪声对人体健康和建筑物都有影响，120dB 时，人就感到痛苦，150dB时，一些窗户破裂。
在井下爆破时，除了空气冲击波以外，在它后面的气流也会造成人员的损伤。
如当超压为0．03～0．04×105Pa，气流速度达60～80m／s，更加加重了对人体的损伤。
在露天的台阶爆破中，空气冲击波容易衰减，波强较弱。
它对建筑物的破坏主要表现在门窗上，对人的影响表现在听觉上。
在爆破制定和施工时，为了防止空气冲击波对四周建、构筑物的破坏，必须估算空气冲击波的安全距离，对药包在地面爆炸时，空气冲击波对人员的最小安全距离R可按下式求出：R=KQ1/3 (6—4)式中：Q炸药量，kg；K系数，有掩蔽体取15；无掩蔽体取30.空气冲击波的危害范围受地形因素的影响，遇有不同地形条件可适当增减。
爆炸冲击波伤害破坏作用定量分析
四、蒸气云爆炸的影响
蒸气云爆炸是一种特殊的爆炸现象，它通常发生在可燃气体与空气混合并被点 燃时。蒸气云爆炸的能量估算方法主要有TNT当量法和NO当量法两种。这两种 方法都是通过计算可燃物质的量、燃烧热等参数来估算蒸气云爆炸的能量和破 坏力。
五、人员伤害准则的应用
在定量分析爆炸冲击波的伤害破坏作用时，还需要考虑人员伤害准则的应用。 人员伤害准则是指冲击波对人员造成的伤害程度的标准。根据不同的伤害程度， 可以更加准确地评估冲击波的破坏伤害作用。例如，在相同的冲击波超压下，
三、不同类型爆炸的影响
1、物理性爆炸：物理性爆炸是指由于物理原因引起的爆炸，如气体膨胀、蒸 汽爆炸等。这类爆炸的能量大小主要取决于容器内介质的的状态和容器的容积。 通过了解和掌握物理性爆炸的机理，我们可以采取有效的措施，如控制容器的 压力、温度等，来防止和减轻其影响。
2、化学性爆炸：化学性爆炸是指由于化学反应引起的爆炸，如火药爆炸、炸 药爆炸等。这类爆炸的能量大小主要取决于参与爆炸性燃烧反应的可燃物质的 量和燃烧热。通过研究化学性爆炸的化学反应过程和能量释放机制，我们可以 研发出更加安全、高效的防火防爆技术，以降低其破坏伤害作用。
爆炸冲击波伤害破坏作用定量 分析
目录
01 一、冲击波的破坏伤 害作用
03
三、不同类型爆炸的 影响
02
二、立方根比例定律 的应用
04
四、蒸气云爆炸的影 响
目录
05 五、人员伤害准则的 应用
07 参考内容
06 六、总结
在人类活动的各个领域，爆炸冲击波的伤害破坏作用都不可忽视。无论是工业 生产中的物理性爆炸，还是战争、恐怖袭击等事件中的化学性爆炸，都可能对 人员、环境和社会造成严重的伤害和破坏。因此，对爆炸冲击波的伤害破坏作 用进行定量分析，对于防范和减轻其影响具有重要意义。
爆炸冲击波
19．3．3爆炸冲击波及其伤害、破坏作用压力容器爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量3种形式表现出来。
后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。
1)爆炸冲击波冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。
容器破裂时，器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气受到冲击波而发生扰动，使其状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中的传播就成为冲击波。
在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。
开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。
如此反复循环数次，压力渐次衰减下去。
开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△p。
多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。
超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。
冲击波伤害、破坏作用准则有：超压准则、冲量准则、超压一冲量准则等。
为了便于操作，下面仅介绍超压准则。
超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值，便会对目标造成一定的伤害或破坏。
超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表28—9和表28一10。
2)冲击波的超压冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。
冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为：衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近为2．5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1个大气压n=1．5。
比与实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果R与Rq与q之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示0如下：利用式(28—52)就可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压。
表28一11是1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压。
综上所述，计算压力容器爆破时对目标的伤害、破坏作用，可按下列程序进行。
爆炸冲击波的实验研究及其模拟仿真技术
爆炸冲击波的实验研究及其模拟仿真技术爆炸冲击波是指在爆炸物体内部爆炸释放巨大能量时，产生的高速冲击波。
这种冲击波对于建筑物、船只等工业用途上的构造物，以及人类身体也有着极大的危害。
因此，研究爆炸冲击波在空间中的传播规律和对物体的影响是非常重要的。
对于爆炸冲击波的实验研究，一般需要使用爆炸实验和高速摄像技术。
爆炸实验是将爆炸物体放置在一个特定的实验场地内，通过引爆并记录其爆炸过程和释放的能量等信息来研究爆炸冲击波的规律。
而高速摄像技术则是通过使用高速相机记录冲击波的传播过程和对物体的作用，来了解其对不同物体的破坏规律。
另外，还有一种重要的研究方法就是模拟仿真技术。
利用计算机模拟仿真技术，可以更精细的模拟爆炸冲击波在空间中的传播过程和对不同物体的作用。
这种技术的优点是可以有效地减少人工实验的成本和安全风险，同时也可以控制仿真环境和数据记录方式。
在进行爆炸冲击波模拟时，需要建立一种精确的数学模型来表示其传播特性。
这个数学模型通常会基于爆炸物体的物理参数，如能量输入、爆炸物体材料的性质、空气密度和空气流动方向等。
利用这些参数，可以构建一种基于数理方程的物理模型，来模拟爆炸冲击波的传播规律和对不同物体的影响。
目前，常用的爆炸冲击波模拟软件有ANSYS、ABAQUS、FLUENT等。
这些软件在模拟过程中，通常需要输入爆炸物体的物理参数，然后构建中空球模型、立体模型等，来模拟爆炸冲击波在空间中的传播过程。
同时，还需要对仿真结果进行数据分析和对比，以增加仿真的可信度和精度。
除了模拟仿真技术，近年来，还出现了一种新的研究方法——无人机研究。
借助先进的无人机技术，研究人员可以在安全的距离内，实时记录爆炸冲击波在不同高度的传播规律。
这种方法可以保证研究人员的安全，并且获得的数据也更具有实际意义。
总之，爆炸冲击波是一个非常复杂和危险的自然现象，它对于人类社会的建筑、交通和人身安全都会产生巨大的影响。
因此，掌握研究爆炸冲击波的实验方法和模拟仿真技术，以及借助先进的科技手段进行研究，才能更好地了解这个自然现象的规律和应对方法。
爆炸冲击波
爆炸冲击波集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-19．3．3爆炸冲击波及其伤害、破坏作用压力容器爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量3种形式表现出来。
后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。
1)爆炸冲击波冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。
容器破裂时，器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气受到冲击波而发生扰动，使其状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中的传播就成为冲击波。
在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。
开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。
如此反复循环数次，压力渐次衰减下去。
开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△p。
多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。
超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。
冲击波伤害、破坏作用准则有：超压准则、冲量准则、超压一冲量准则等。
为了便于操作，下面仅介绍超压准则。
超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值，便会对目标造成一定的伤害或破坏。
超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表28—9和表28一10。
2)冲击波的超压冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。
冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为：衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近为2．5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1个大气压n=1．5。
比与q 实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果R与R与q之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下：利用式(28—52)就可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压。
爆炸冲击波对建筑物的破坏机理研究
爆炸冲击波对建筑物的破坏机理研究爆炸作为一种自然灾害和人为事故，不仅造成了人员伤亡和经济损失，还对建筑物的结构和稳定性产生了极大的破坏。
爆炸场景下的冲击波是导致建筑物破坏的主要因素之一，因此对爆炸冲击波对建筑物的破坏机理进行研究具有重要的现实意义。
本文主要从爆炸冲击波的基本特征、建筑物的抗爆性能以及冲击波对建筑物的破坏机理等方面进行探讨。
一、爆炸冲击波的基本特征爆炸冲击波是由于爆炸产生的气体爆炸波在空气中的传播，其主要特征包括爆炸冲击波速度、压强、持续时间和冲击波前缘的形态等方面。
其中冲击波速度是爆炸冲击波最主要的特征参数之一，可根据李山峰等人的研究得出，当爆炸药量为1kg时，冲击波速度可达到600m/s以上。
同时，爆炸冲击波的形态也对其破坏效应产生着重要的影响。
当冲击波到达建筑物时，会在建筑物表面形成一个较为平缓的正压缩缩波和一个急剧的负压拉伸波，这两个波的作用机制完全不同，因此也会对建筑物的破坏产生不同的影响。
二、建筑物的抗爆性能建筑物的抗爆性能是指建筑物在爆炸冲击波作用下的承载能力和稳定性。
其主要受到建筑物的结构设计、材料强度和施工质量等多种因素的影响。
其中，在爆炸冲击波作用下，建筑物表现出的主要现象包括结构变形、结构破坏和崩塌等。
建筑物抗爆性能的提高可以从以下几个方面进行改进：首先是结构设计方面，可以采用隔爆结构、加固型结构和柔性结构等不同的抗爆设计方案；其次是材料方面，可以使用高强度、高韧性和耐腐蚀性能较好的材料，如钢筋混凝土、玻璃钢等；最后是施工方面，可以采用先进的施工技术和较为严格的施工质量管理措施。
三、冲击波对建筑物的破坏机理冲击波对建筑物的破坏主要表现为动量负载和惯性负载两种机理。
动量负载是指冲击波在建筑物表面形成的正压缩缩波对建筑物施加的动量作用，从而导致建筑物发生变形、破坏或者倒塌。
惯性负载则是由于冲击波前缘形态的急剧变化而导致的负压拉伸波向内向外振动引起的建筑物破坏。
具体来讲，冲击波对建筑物的动量负载主要表现为建筑表面的切向位移和法向位移，其大小和方向取决于冲击波的形态和建筑物的抗爆性能。
爆炸冲击波的破坏作用和防护措施
爆炸冲击波的破坏效应及防护措施1）爆炸冲击波的破坏效应爆炸产生的空气冲击波初始压力(波面压力)、可达100 MPa，其峰值达到一定值时，对建(构)、筑物及各种有生力量(动物等)、构成一定程度的破坏或损伤。
2）防护措施(1)、生产、贮存爆炸物品的工厂、仓库的厂址应建立在远离城市的独立地带，禁止在城市和其他居民聚集地、风景名胜区内设立。
厂库建筑与周围的水利设施、交通枢纽、桥梁、隧道、高压输电线路、通讯线路、输油管道等重要设施的安全距离，必须符合国家有关安全规定。
(2)、在炸药厂的总体规划和设计中，应严格按照生产性质及功能划分各分区，并使各分区与外部目标、各区之间保持必要的外部距离。
3.工厂布局(1)、在主厂区，根据工艺流程、安全距离和各小区的特点，在选定的区域范围内，充分利用有利、安全的自然地形加以区划。
(2)、总仓库区应远离工厂住宅区和城市等目标，如果可能，最好将其布置在单独的沟壑或其他有利地形中。
(3)、销毁工厂应位于有利的自然地形，如山沟、丘陵、河滩等地，在满足安全距离的条件下，确定销毁场地和有关建筑的位置。
4）安全距离为保证爆炸事故发生后冲击波对建(构)、筑物等的破坏不超过预定的破坏等级，危险品生产区、总仓库区、破坏现场的建筑物与其他区域之间应有足够的安全距离，称为内部安全距离。
危险品生产区、总仓库区、销毁场等与该区域外的村庄、居民建筑、工厂住宅、城镇、运输线路、输电线路等必须保持足够的安全防护距离，称为外部安全距离。
安全距离值可参考相关设计安全规范。
5.工艺布局(1)、生产过程中应尽可能多地使用新技术、机械化、自动化、连续化、遥控化、做到人机隔离、远距离操作。
(2)、在生产工艺流程中，有必要区分危险生产过程和非危险生产过程，且宜分别设置厂房。
(3)、在厂房内工艺布局时，宜将危险生产工序布置在一端，接着危险低的生产工序，危险生产过程的一端应位于行人稀少的偏远地区。
危险品暂存间亦宜布置在地处偏僻的一端。
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19．3．3爆炸冲击波及其伤害、破坏作用
压力容器爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量3种形式表现出来。
后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。
1)爆炸冲击波
冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。
容器破裂时，器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气受到冲击波而发生扰动，使其状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中的传播就成为冲击波。
在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。
开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。
如此反复循环数次，压力渐次衰减下去。
开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△p。
多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。
超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。
冲击波伤害、破坏作用准则有：超压准则、冲量准则、超压一冲量准则等。
为了便于操作，下面仅介绍超压准则。
超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值，便会对目标造成一定的伤害或破坏。
超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表28—9和表28一10。
2)冲击波的超压
冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。
冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为：
衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近为2．5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1个大气压n=1．5。
实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果R与R0比与q与q0之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下：
利用式(28—52)就可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压。
表28一11是1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压。
综上所述，计算压力容器爆破时对目标的伤害、破坏作用，可按下列程序进行。
(1)首先根据容器内所装介质的特性，分别选用式(28—43)至式(28—49)计算出其爆破能量E。
(2)将爆破能量q换算成TNT当量q TN T。
因为1kgTNT爆炸所放出的爆破能量为4230～4836kJ／kg，一般取平均爆破能量为4500kJ ／kg，故其关系为：
(3)按式(28—51)求出爆炸的模拟比a，即：
(4)求出在1000kgTNT爆炸试验中的相当距离R0，即R0=R／a。
(5)根据Ro值在表28一11中找出距离为R0处的超压△p0(中间值用插人法)，此即所求距离为尺处的超压。
(6)根据超压△p值，从表28—9、表28—10中找出对人员和建筑物的伤害、破坏作用。
3)蒸气云爆炸的冲击波伤害、破坏半径
爆炸性气体以液态储存，如果瞬间泄漏后遇到延迟点火或气态储存时泄漏到空气中，遇到火源，则可能发生蒸气云爆炸。
导致蒸气云形成的力来自容器内含有的能量或可燃物含有的内能，或两者兼而有之。
“能”的主要形式是压缩能、化学能或热能。
一般说来，只有压缩能和热量才能单独导致形成蒸气云。
根据荷兰应用科研院TNO(1979)建议，可按下式预测蒸气云爆炸的冲击波的损害半径：。