円筒の軸心起爆技術の開発とその応用に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08651112
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 廣江 哲幸 熊本大学, 工学部, 教授 (90218826)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 和人 熊本大学, 工学部, 講師 (50219060) ; 松尾 日出男 熊本大学, 工学部, 教授 (00040395)
• Keywords: 円筒状発散爆轟波 / 軸心起爆 / 銅細線爆発 / 高速応力-ひずみ曲線 / 超高速負荷実験

Research Abstract

本年度は、基礎研究として、先ず170μmφの銅線爆発を用いた円柱状PETNの軸心起爆特性について研究を開始した。細線は一本とし、PETNの薬径:8-30mm、薬長:120-300mmの範囲で発生する円筒状発散爆轟波の斉時性、対称性について実験的に検討した。線爆発には40μF、20kVのコンデンサーからの衝撃大電流を用い、PETN表面への爆轟波到達をストリークカメラで計測した。周方向の斉時性は全円周を写すミラー系を用いた。また線爆発から定常爆轟に到達するのに要する薬径を計測するために円錐形状に封入・成型したPETNで同様の実験を行った。これらの実験により、±0.3-0.4μsの斉時性を得るにはPETN円柱の径を8-10mm以上、軸長を240-290mm以下にする必要があることが分かった。また定常爆轟到達距離(Run Distance)は3-4mm程度と推測された。
次に本手法が材料の超高速負荷実験技術として応用できるかどうかを確認しておく必要があり、外径34mm、肉厚3mm、軸長100mmの炭素鋼円管の一様高速膨張実験を試みた。本実験では中心軸部に設置するPETN円柱径を12mm、16mm、28mmの3種類に変化させた。計測にはイメージコンバータカメラ(IMACON 790)を用い、円管膨張の一様性はコマ撮りで、膨張速度と対称性はストリーク撮影結果で評価した。実験・計測の結果、各実験とも円管はほぼ一様に膨張していることが分かっり、ひずみ速度は最高約40,000 s^<-1>に達していた。回収した破片を購入した研磨器で磨き、亀裂観察等を行ったがどの時点の損傷か区別が困難であった。また実験と平行して、炭素鋼の高速応力-ひずみ曲線を仮定しながら円管の爆発衝撃変形挙動をシミュレートする数値解析を実施した。この結果、ほぼ妥当と考えられる構成式モデルが適用できることから本実験技法が材料の超高速負荷実験手法として応用できる見通しが得られた。
以上の結果についてボンベイで開催された国際会議ICCMHP'96で発表し、好評であった。

Research Products

• [Publications] 廣江哲幸: "線爆発による平面爆轟波と強い収束波の生成に関する研究" 火薬学会誌. 57・2. 49-54 (1996)
• [Publications] 廣江哲幸: "Generation of Cylindrical Imploding Shocks in Solid Using a High Explosive" Shock Compression of Condensed Olatter (Proc.). Part 2.977-980 (1996)
• [Publications] 廣江哲幸: "爆発衝撃による金属のスポール破壊と防止に関する研究" 日本機械学会論文集 A編. 62・601. 64-69 (1996)
• [Publications] 廣江哲幸: "Uniform Expansion of Cylinders at High Strain Rates Using an Explosive Loading" Proc.Int.Conf.on Condensed Matler under High Pressures. (発表予定).