以拥有自主知识产权、制造经济简便的钢带错绕式多层密闭圆柱壳为对象,通过试验研究、理论分析和数值模拟,研究内爆炸强动载荷作用下载荷特征、层间摩擦、制造过程中产生的预应力、材料性能等对多层密闭圆柱壳动力响应特性的影响规律,建立数值计算模型,编制相应软件,提出基于裂纹扩展速率的寿命预测方法。本项目研究主要涉及"爆炸力学"和"结构损伤、疲劳与断裂"两个学科,是国防技术中研制大当量爆炸容器急需解决的关键基础问题。研究成果可以拓宽多层密闭圆柱壳的应用领域,在军事、航空航天、核能、爆炸加工、化工等领域有广阔的直接应用前景,对增强国防实力、提高压力容器等承压设备的设计和安全保障技术水平具有重要意义。
爆炸容器是一种潜在危险的限域装置,广泛应用于爆炸加工、危险物质储运、科学研究等领域。本课题以拥有自主知识产权、制造经济简便的钢带错绕式多层密闭圆柱壳为研究对象,综合考虑层间摩擦、钢带缠绕倾角、材料性能等因素,建立了具有较高精度的内爆炸载荷作用下多层圆柱壳动力响应理论分析方法和数值计算模型,提出了重复使用的多层圆柱形爆炸容器寿命预测方法,揭示了多层圆柱壳的弹性动力响应、热弹性动力响应、刚塑性动力响应特征和结构破坏规律,发现了爆炸容器应变增长现象产生的新机理,得到了动载荷作用下区分厚壁圆柱和薄壁圆柱的一个准则。相关研究成果已在国内外重要期刊和会议上发表学术论文14篇(其中被SCI收录2篇,被EI收录10篇),对提高我国大型爆炸容器技术水平具有重要意义。