国防抗暴 与 防护工程 实验室

哈尔滨工业大学国防抗爆与防护工程实验室是哈尔滨工业大学土木工程学院防灾减灾国家重点学科特色实验室,是原国防科工委“工程力学”国防重点学科依托实验室。该实验室始建于20世纪60年代,由我国老一辈力学专家王光远院士等首创,原哈尔滨建工学院地下教研室(“二专业”)一大批从事地下防护工程领域科研和教学的专家、学者为实验室的发展奠定了良好的基础。20世纪90年初期受专业调整的影响,该实验室曾一度终止建设。2002年起,经国家教育部211工程、985工程等学科建设项目的大力投入,在欧进萍院士等人的带领下,该实验室取得了长足的发展,完成了土建改造、平台升级,实验室外貌焕然一新,并经原国防科工委批准按照“工程力学”国防重点学科依托平台实验室开展专项建设,陆续更新了爆炸试验装备和相关仪器设备。
国防抗爆与防护工程实验室现有500平方米试验大厅和约150平方米测试与计算工作室,拥有门类较为齐全的结构动力与静力试验测试设备以及大型核爆炸模拟器试验装置,可以开展以结构抗爆抗冲击与安全防护、振动控制与健康监测、智能材料与结构系统等方向为主的科学研究及其相关试验。实验室特色试验设备(国内现有仍在使用的模爆器中抗力和几何尺寸较大)是哈尔滨建筑工程学院地下建筑教研室自行研制的内径2.4m立式多功能核爆炸荷载模拟器(1979年由哈尔滨锅炉厂负责建造完成)。该核爆炸模拟器试验系统(以下简称模爆器)是20世纪70年代初期根据当时国际形势和国家战备需要,由“7381”工程立项建设的。张晓漪教授等系统地总结了当时国内外同类设备的优缺点,研究设计了具有多项特色特点的多功能核爆模拟器,由哈尔滨锅炉厂负责加工制造并完成出厂水压试验。
2002年9月~2006年9月,在211工程、985工程以及国防科工委重点学科等建设项目的持续投入和学校相关部门的大力配合下,实验室完成了土建基础设施的改造和基本试验平台搭建工作。经过系统的改造和检修(2006年9月通过专家鉴定),目前模爆器已经得到正式启用,是目前国内唯一采用可燃气体气相爆轰代替固态炸药进行结构爆炸冲击加载的试验设施,拥有一套自主研发的模爆装置及其控制系统,该方法提高了爆炸试验的安全性、可操作性和试验效率。模爆器设施可以用来开展多种对象的抗爆抗冲击试验(如:可开展各种工程结构抗爆抗冲击试验;可开展气、水、土等多种介质中的爆炸应力波传播试验)。其允许压力高、直径较大,可以开展梁板柱等单体足尺比例构件的试验。此外,该模爆器除可进行爆炸冲击波加载模拟外,还可用于深水工程/课题的试验研究。模爆器的主体部分经计算复核,并且通过出厂静水压力试验证明其耐压达到5MPa以上,可以模拟500米以下水深压力场环境,可以与土木工程大型边界层风洞相互配合,开展深海工程领域相关课题研究。该模爆器内部总体积无底时约为13立方米,有底时约为30立方米,可以用来进行工程结构基于易燃易爆气体爆炸冲击荷载作用的试验研究(如煤矿瓦斯爆炸、粉尘爆炸、复杂耦合情况下煤气爆炸的临界条件等)。近年来,实验室在原有模爆器大型试验设备的基础上新增设了开展爆炸冲击载荷测试的高速动态数据采集分析仪、以及进行结构常规动静力试验的数据采集和分析仪器设备等。此外,实验室还拥有压阻式、压电式等压力传感器,电容式、可控硅伺服式、压电式等加速度传感器,激光位移传感器,无线倾角传感器、陀螺仪系统等一批先进传感器测试设备,可以开展常规的结构动力试验测试与爆炸冲击试验等。最近,实验室又引进了一台大型自由落体式落锤冲击试验加载系统,可实现在20米高位置对目标试件强冲击荷载作用;建立了大型高温试验炉系统。
近期,受安标国家矿用产品安全标志中心的委托,实验室做为国内仅有的两家针对煤矿井下可移动救生舱抗瓦斯煤尘爆炸数值模拟检测单位(另一家单位是北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室),在以王伟教授为领导,以李冀龙副教授、张博一博士为骨干的科研团队的努力下下承担了近20项矿用可移动式救生舱的抗瓦斯爆炸数值模拟检测项目,为保障中国煤矿安全生产做出了一定的贡献,收到各方好评。
研究方向
近年来随着国际形势的演变和国际恐怖主义活动的不断加剧,特别是911事件后,研究化学炸药爆炸以及石油化工等行业工业生产中各种突发事件、事故引起的爆炸冲击载荷作用下工程结构的安全防护问题逐渐成为土木工程及相关领域新的热点研究方向。实验室主要开展结构抗爆抗冲击与安全防护、振动控制与健康监测、智能材料与结构系统等方向为主的科学研究及其相关试验,同时,还承担煤矿井下救生舱等结构抗瓦斯、煤尘爆炸冲击数值模拟分析计算与仿真等科研项目。
承担科研任务
近三年实验室共承担国家自然科学基金项目10项、省级、部级、横向课题等各类科研项目20余项
结构抗火试验平台隶属于土木工程学院国防抗爆与防护工程实验室,于2010年依托“985工程”重点学科建设项目子项目—“结构抗火试验系统”建成并通过验收。
结构抗火试验平台包括三个试验炉,即建筑材料高温试验炉、梁板火灾试验炉和墙柱火灾试验炉。主要用于研究结构材料与结构构件在高温或火灾作用下或作用后的承载力、变形、破坏模式等力学行为。其中,梁板火灾试验炉和墙柱火灾试验炉是国内炉体规模最大的试验设备。
实验中心为硕士生、博士生的学位论文课题研究和教师的项目研究、工程检测服务等提供很好的实验条件支持。我院已开展及正在进行的相关抗火性能研究工作主要包括以下几个方面:预应力混凝土抗火性能、活性粉末混凝土抗火性能、组合结构火灾下及火灾后力学性能、再生混凝土高温后力学性能等;承担了国家十一五、十二五科技支撑计划项目、国家自然科学基金等多项课题;培养博士生15名、硕士生30余名,发表SCI、EI论文40余篇,培养了一大批具有创新素质的、高水平的科技创新人才。