平面夹层炸药对射流干扰的数值模拟
杆式射流冲击屏蔽PBX炸药数值模拟研究
第４１卷 第９期兵器装备工程学报２０２０年９ 月 收稿日期：２０１９－１０－２３；修回日期：２０１９－１１－１３作者简介：李世纪（１９９０—），男，硕士，工程师，主要从事战斗部高效毁伤技术研究，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉｓｈｉｊｉ＠６４１．ｃｏｍ。
【装备理论与装备技术】ｄｏｉ：１０．１１８０９／ｂｑｚｂｇｃｘｂ２０２０．０９．０２５杆式射流冲击屏蔽ＰＢＸ炸药数值模拟研究李世纪，魏 锦（中国船舶集团有限公司第七一三研究所，郑州 ４５００１５）摘要：通过破片冲击起爆ＰＢＸ裸炸药的数值模拟，根据Ｈｅｌｄ起爆判据，确定了ＰＢＸ炸药的起爆阀值。
对比分析了杆式射流对静止屏蔽ＰＢＸ炸药和高速动屏蔽ＰＢＸ炸药的起爆能力。
结果显示：所采用的ＰＢＸ炸药的起爆阀值ｖ２ｄ约为６１．２５ｍｍ３／μｓ２；当弹目交汇条件一定时，与冲击静止屏蔽ＰＢＸ炸药相比，射流冲击高速动屏蔽ＰＢＸ炸药时，目标高速运动会使射流弯曲变形，降低射流对屏蔽ＰＢＸ炸药的起爆能力；通过调整弹目交汇条件，能够实现杆式射流对高速动屏蔽ＰＢＸ炸药的可靠起爆。
关键词：杆式射流；冲击起爆；屏蔽ＰＢＸ炸药；起爆阈值本文引用格式：李世纪，魏锦．杆式射流冲击屏蔽ＰＢＸ炸药数值模拟研究［Ｊ］．兵器装备工程学报，２０２０，４１（０９）：１３５－１３８，１４３．Ｃｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔ：ＬＩＳｈｉｊｉ，ＷＥＩＪｉｎ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎＩｍｐａｃｔｉｎｇＩｎｉｔｉａｔｉｏｎＣｏｖｅｒｅｄＰＢＸｂｙＲｏｄ ＴｙｐｅＪｅｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｒｄｎａｎｃｅＥｑｕｉｐｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，４１（０９）：１３５－１３８，１４３．中图分类号：ＴＪ５５文献标识码：Ａ文章编号：２０９６－２３０４（２０２０）０９－０１３５－０４ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎＩｍｐａｃｔｉｎｇＩｎｉｔｉａｔｉｏｎＣｏｖｅｒｅｄＰＢＸｂｙＲｏｄ ＴｙｐｅＪｅｔＬＩＳｈｉｊｉ，ＷＥＩＪｉｎ（Ｔｈｅ７１３ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａＳｔａｔｅＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００１５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＨｅｌｄ’ｓｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ｔｈｅｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｔｈｒｅｓｈｏｌｄｏｆＰＢＸｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｉｍｐａｃｔｉｎｇｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｏｆｆｒａｇｍｅｎｔｔｏｂａｒｅＰＢＸ．Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｔｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏｄ ｔｙｐｅｊｅｔｉｍｐａｃｔｉｎｇｏｎｓｔａｔｉｃｃｏｖｅｒｅｄＰＢＸｏｒｔｈｅｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄｍｏｖｉｎｇｃｏｖｅｒｅｄＰＢＸｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｔｈｒｅｓｈｏｌｄｏｆｔｈｅＰＢＸｉｓａｂｏｕｔ６１．２５ｍｍ３／μｓ２．Ｗｈｅｎｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ ｔａｒｇｅｔｅｎｃｏｕｎｔｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｆｉｘｅｄ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｉｍｐａｃｔｉｎｇｏｎｓｔａｔｉｃｃｏｖｅｒｅｄＰＢＸ，ｔｈｅｔａｒｇｅｔｍｏｖｉｎｇａｔａｈｉｇｈｓｐｅｅｄｃａｎｂｅｎｄｔｈｅｊｅｔ，ｗｈｉｃｈｗｅａｋｅｎｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｔｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏｄ ｔｙｐｅｊｅｔｉｍｐａｃｔｉｎｇｏｎｃｏｖｅｒｅｄＰＢＸ．Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｔｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｏｄ ｔｙｐｅｊｅｔｉｍｐａｃｔｉｎｇｏｎｔｈｅｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄｍｏｖｉｎｇｃｏｖｅｒｅｄＰＢＸｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ ｔａｒｇｅｔｅｎｃｏｕｎｔｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｄ ｔｙｐｅｊｅｔ；ｉｍｐａｃｔｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ；ｃｏｖｅｒｅｄＰＢＸ；ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｔｈｒｅｓｈｏｌｄ 现代高技术武器的自身防护能力越来越强，比如美国的ＧＢＵ３７钻地弹［１］，战斗部壳体采用高强合金制成，壳体侧壁厚约为４５ｍｍ，接近地面时存速约为４５０ｍ／ｓ，而且装药采用了钝感ＰＢＸ炸药［２］。
平面射流的数值模拟研究
本文将通过多束平面射流在被冲击平面的 压力值的大小来说明其换热效果 。因为 , 冲击 换热表面的压力值越大 , 说明流体在冲击换热
流体 , 虽然在整个流动过程中动量保持不变 , 但随着流动流体质量的增大 , 其流动速度逐渐 减小 , 到被冲击表面的速度梯度随之变小 , 压 力也就越低 。从喷嘴喷出来的射流 , 其中间的 速度比边缘的速度大得多 , 离喷口愈远这个差 别就愈大 。因此 , 可以把射流的速度截面分成 两部分 , 中间速度较高的部分称为速度核心 区 , 逐渐减速部分称为扩散区 。速度核心区长 度一般为 6～8 个喷嘴宽度〔9〕。当 H/ B 较小 ( < 3) 时 , 射流喷出之后 , 未和周围介质进行 充分的动量交换 , 其扩散厚度未发生很大变 化 , 就与冲击平板碰撞 , 使射流的纵向流动立 即向横向流动发展 。而 H/ B 过大 ( > 9) 时 , 由于射流的速度核心区达不到被冲击表面 , 因 而出现换热效果减弱的现象 。作者认为 H/ B = 5～7 时 , 射流与周围介质经过充分的动量 和质量交换 , 且被冲击表面在速度核心区能够 达到的范围内 , 能够获得较好的换热效果 。 313 只有 L / B 变化时 , 被冲击表面上的静 压 P 沿 x / B 的分布面射流的数值模拟研究
李东生
吴建国
(鞍山钢铁集团公司) (东北大学)
摘 要 冲击射流是一个复杂的流动过程 , 它不仅与流体的种类 、被冲击表面形态和喷嘴的结 构形式有关 , 更与喷嘴的布置及从喷嘴喷出流体的 Re 数有关 。通过建立多束平面射流的二维数 学模型 , 利用 SIMPL E 算法计算了冲击换热表面的静压值 , 并分析了各种情况下的换热强度 。 数值模拟的结果表明 , 在多束平面射流条件下 , Re = 6670～39900 , L / B = 4～6 、 H/ B = 5～7 时 , 可得到较为理想的射流冲击换热效果 。 关键词 射流 喷嘴 数值模拟 冲击换热
炸药冲击波激励气体辐射的数值模拟.
文章编号:1008-2956(2002 02-0017-05炸药冲击波激励气体辐射的数值模拟丁玉奎1, 王海丹2, 高敏1(11军械工程学院弹药工程系, 河北石家庄050003(21石家庄幼儿师范学校理科组, 河北石家庄050001摘要:建立了炸药冲击波激励气体辐射的物理模型和数学模型。
用MMIC -2D 算。
分析了冲击波作用下气体的流动特性, 。
关键词:冲击波; 气体; 辐射; 数值模拟; 模型中图分类号:TJ41011文献标识码:, , 从描述物质运动规律的偏微分方程, 由于爆炸过程非常短暂且复杂, 现有的测试手段有限, 很难把。
而随着计算机科学的飞速发展, 采用计算机数值计算和数值模拟已经能够得到接近于实际的全流场的形象显示。
所以, 数值模拟在爆炸力学领域得到越来越广泛的应用。
常用的数值计算方法有Euler 方法、Lagrange 方法和Euler -Lagrange 混合方法三大类。
本文用以Euler 方法为基础的MM IC —2D 软件对实验装置进行二维轴对称数值模拟, 以揭示炸药的作用原理, 讨论流体流动特性, 描述工作气体参数的空间分布及随时间的变化规律。
1物理模型目前, 在数值模拟计算程序中的物理模型都是用炸药柱激励气体, 研究有关的特性, 这种物理模型与本文中的炸药柱形状有很大的区别, 尚无法直接用现有的程序进行计算。
本文在数值计算中建立了简化物理模型, 见图1所示。
用MM IC -2D 软件进行数值模拟计算。
对物理模型采用炸药左端面起爆进行数值模拟和分析。
炸药爆炸后, 将能量依照炸药几何形状向右传递。
炸药的爆轰过程是一个具有强间断的过程, 采用流体力学的计算程序来模拟爆轰波的传播过程, 为了计算格式的同一性, 一般仍采用使间断解光滑化的办法来处理。
在引进人工粘性使间断面光滑成一个过渡区的同时, 也引进了一个从0～1变化的人为燃烧函数, 使得炸药化学反应释放的能量按一定的规律逐步释放。
爆炸作用下混凝土板破坏数值模拟
第 59卷 第 4期
有 色 金 属 (矿山部分 )
2007年 7月
爆炸作用下混凝土板破坏数值模拟
1 模型建立与参数确定
1. 1 物理模型 板状结构介质采用混凝土板 ,模型由炸药 、密实
张 猛 硕士 河北唐山 063009
土层 、空气层和混凝土板 4部分组成 。其中炸药 、土 和空气 3种材料采用欧拉 ( Euler)网格建模 ,单元使 用多物质 ALE算法 ,允许在同一个网格中包含多种 物质 。混凝土板采用拉格朗日 (Lagrange) 网格建 模 ,混凝土板与空气和土介质间采用耦合算法 。将 混凝土板 、药包 、空气层 、土介质视为标准的理想体 介质 ,其性质是具有各向同性的连续性均匀介质 。 在整个分析过程中忽略土的重力作用 ,假设爆轰产 物的膨胀是绝热过程 。
工程爆破中 ,经常遇到的混凝土地面 、地坪及池 壁的爆破 ,大多数属于薄板破坏问题 。目前 ,对钢筋 混凝土板 、素混凝土板 、冻土层和冰层等板状结构介 质的爆破 ,常利用放置在波阻抗较小的约束介质中 的炸药包的爆炸能量爆破邻近的高阻抗介质 ,即通 过埋置于某种约束介质的药包的爆炸能量以达到破 坏另一种介质为目的的爆破方法 。该类型爆破在实 际工程中有着广泛的应用 。如拆除大面积的混凝土 地坪 、底板等薄壁结构 ,飞机场跑道等 。在我国北 方 ,在冻土层上施工时 ,往往需要首先进行冻土层的 爆破 。我国黄河流域的上游地区 ,由于冬季气候寒 冷 ,黄河水封冻 ,而到次年春天的黄河解冻期间 ,为 了防止形成冰墙而导致黄河水泛滥 ,经常要采取爆 破冰层来疏通河道 。在城市爆破拆除中 ,也经常采 用该类型爆破方法拆除薄壁结构建筑物 。
射流冲击盖板覆盖下有限厚炸药的仿真和试验研究
射流冲击盖板覆盖下有限厚炸药的仿真和试验研究陈思敏1，黄正祥1，贾鑫1，夏明2，汪剑辉2，肖强强1，唐德荣1（1.南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094；2.军事科学院国防工程研究所，河南洛阳471023）摘要：为了研究有限厚炸药在射流冲击下的起爆过程，并得到有限厚炸药的临界起爆阈值。
试验采用Φ40mm 聚能装药作为射流源，通过高速录像进行拍摄，对不同厚度的50SiMnVB 盖板覆盖下的43mm 厚TNT 炸药进行了射流冲击起爆试验，得到炸药的临界起爆阈值和不同刺激强度下的响应情况以及反应产物的膨胀速度。
采用数值仿真软件进行了有限厚炸药在射流冲击下的数值模拟计算，得到了射流冲击下炸药内弯曲冲击波发展过程以及有限厚炸药的临界起爆阈值和炸药厚度关系，并通过试验结果进行了验证。
最后建立了有限厚炸药临界起爆阈值和临界盖板厚度的计算模型。
结果表明：厚度43mm 的TNT 临界起爆阈值为37mm 3·μs -2，并且在不同响应之间反应产物的膨胀速度相差至少一个数量级。
射流冲击有限厚炸药时，弯曲波发展为爆轰波需要一定距离，剩余射流头部速度越高，弯曲波发展为爆轰波所需的距离越短。
炸药厚度的减少将导致有限厚炸药的临界起爆阈值和临界盖板厚度的增加，并且有限厚炸药的临界起爆阈值的对数与炸药厚度的对数近似呈线性关系。
关键词：射流冲击；有限厚炸药；弯曲冲击波；临界起爆阈值中图分类号：TJ55文献标志码：ADOI ：10.11943/CJEM20202601引言野战弹药库是战时储存武器装备的基地，可以快速、不间断地提供弹药保障，是部队战斗力生成的基础，这决定了野战弹药库的突出地位和重要作用，同时也导致了它在战争中必然是敌方重点攻击目标［1-2］。
聚能战斗部所形成的聚能射流由于具有能量密度高、穿透能力强、局部毁伤大的特点被广泛应用于各种弹药中。
采用聚能战斗部的来袭弹药，可瞬间穿透弹药库中弹药的防护层及壳体，继而引爆内部炸药，并且随着精确制导等技术的发展，使得野战弹药战场生存环境更加恶劣，生存能力受到严峻挑战［3-5］。
射流侵彻混凝土介质数值模拟及影响因素研究_郑平泰
纲应变率 , E为实际应变率, E 0 = 1 1 0 s- 1 为参照应
116
弹 箭与 制 导学 报
- 3 3
2007ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年
变率 ; A 、 B、 C、 N 为材料常数, A 为规一化内聚强 度, B 为规一化压力硬化系数 , N 为压力硬化指 数, C 为应变率系数。 H JC 模型关于混凝土材料的损伤因子 D( 0 [ D [ 1 ) 由等效塑性应变和塑性体积应变累加 得到 , D 的表达式为 : D=
结果与实验数据基本吻合。通过数值模拟计算重点分析了药型罩锥角、 药型罩厚度、 壳体厚度、 炸高和装药长 度对聚能射流侵彻效能的影响规律。研究结果表明 : 药 型罩锥角、 药型罩 厚度和炸高 对聚能射 流的侵彻 深度 和侵彻孔径影响较大 , 而壳体厚度和装药长度对 侵彻效能影响较小。 关键词 : 聚能射流 ; 侵彻 ; 混凝土介质 ; 数值模拟 ; 影响因素 中图分类号 : TJ4101 6 文献标志码 : A
为: 密度 : 10 g/ mm , 强度或屈服应力 : M Pa , 杨 氏模量 E: GPa , 剪切模量 G: GPa , 体积模量 K : GPa , K 1 ~ K 3 : GP a, k: 10 # m m , 其它参数的
12 -3
量纲均由基本物理量导出。
表3 Q 0 G 14. 86 P crush 16 C 0 . 007 混凝土材料模型参数 f cs 44 E v, crush 0 . 001 EF min 0 . 01 S max 7. 0 E v , l ock 0. 1 N 0 . 61 T 4. 1 P l ock 800 K3 208 A 0. 75 K1 85 B 1 . 65 K2 - 171
药型罩加工误差对射流性能影响的数值模拟
图5
药型罩加工误差与射流偏移量关系
从图 5 中,在加工误差相同的情况下对比不同 药型罩锥角的射流偏移量可以看出 , =20° 时射 流偏移量的增加速度明显高于 =30°时的射流偏 移量的增加速度。即药型罩锥角在一定范围内,可 以选择较大锥角 , 以降低各种误差对射流性能的 影响,对目标进行更加有效地毁伤。
图2
数值模拟模型
2.2
数值模拟方案 药型罩的数值计算方案如表 1 所示。
表1 计算方案 锥角/(°) 40 40 40 40 60 60 60 60 /(°) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
方案编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ
r /mm 0.025 0.05 0.075 0.1 0.025 0.05 0.075 0.1
4
0.025 mm 0.05 mm 0.75 mm 0.1 mm
结论
图4
=20°射流侵彻导引头
从图 4 可以看出,加工误差为 0.025 mm 时,射 流在侵彻导引头过程中无分叉和断裂现象 , 加工 误差为 0.05 mm 时,射流在侵彻导引头的过程中出 现断裂;加工误差为 0.075 mm 和 0.1 mm 的情况下, 侵彻导引头的射流已经明显分为两支直径较细的 射流,并且右侧分支出现断裂。 从而可以得出,随着 加工误差的增大 , 药型罩形成的射流会出现分叉 和断裂现象。加工误差越大,分叉和断裂现象越明 显。 型罩加工误差对射流偏移距离影响如图 5 所 示。 图 5 对比了在 =20°､ =30°情况下,不同加
0.025 mm
0.05 mm
0.75 mm
0.1 mm
图3
药型罩加工误差对射流影响
CE_SE方法数值模拟炸药粉尘爆轰_董贺飞
496
计
算
物
理
第 29 卷
－ Q d － F d x u 2 － F d y v 2 + I d E 2 + Q chem ， （ ρ2 φ2 ） （ ρ2 φ2 u 2 ） （ ρ2 φ 2 v2 ） + + = － Id ， t x y
2 （ ρ2 φ2 u 2 ） （ ρ2 φ2 u 2 ） （ ρ2 φ 2 u 2 v2 ） + + = － I d u 2 + F dy ， t x y
2
方程中下标“1 ” 和“2 ” 分别代表气相和固相 ． 各物理量分别为： 密度 ρ 、 速度 u 、 速度 v 、 压力 p 、 温度 T 、 总 u 2 + v 2］/ 2 ） 、 体积分数 φ （ φ 1 + φ 2 = 1 ） 和颗粒数 N． 源项中 I d 为固相质量变化率； F d x 和 F d y 为气体 能 E（ = e + ［ 对颗粒的作用力； Q d 为两相间的对流热传导； Q chem 为化学反应释放的能量 ． 在两相爆轰波中，炸药颗粒在爆轰波 前 导 激 波 的 作 用 下 开 始 运 动，并 由 于 对 流 热 传 导 开 始 升 温 ． 当 温 度升高到熔点时，表层炸药开始熔化 ． 目前，对炸药颗粒在高温高速气流中点火并发生反应的研究较少，参 考液滴在高速气流作用下的剥离现象， 认为炸药液化部分在气流的作用下被剥离， 并在高温气体环境中瞬时
（ 1） （ 2） （ 3）
［ ρ 1 φ 1 E 1］ ［ ρ 1 φ 1 u 1 （ E 1 + p / ρ 1） ］ ［ ρ 1 φ 1 v 1 （ E 1 + p / ρ 1） ］ + + = t x y
炸药近地爆炸的数值模拟及影响参数分析汇总版整理版
漆桥中心小学综合实践活动学科教研计划2017—2018第一学期指导思想：以高淳区小学综合实践活动发展规划为指导，以区研训中心综合实践活动课程教学工作安排为抓手，贯彻《综合实践活动指导纲要》精神，立足课程开发、有效实施研究与实践，促进教师课程执行能力及学生综合素质的提升。
从学校综合实践活动实施实际情况出发，着重抓校本研训，发挥教研组的核心作用，建立一支优秀的教师队伍，深化学科教学研究，谋求本学科在我校的科学发展。
工作重点：1、加强集体备课，组内交流，认真学习“高淳区小学综合实践活动学业水平评价标准及方法”，研讨“综合实践主题活动开发”难点问题，结合所需所需研究开发各年级学生感兴趣的、可行的、能促进学生发展的主题活动内容，做真实的活动。
2、继续探求“主题活动中教师的指导”策略，加强活动中教师的指导作用，突出教师指导的创造性、有效性，强调与其他教师的协同指导。
打造特色教研组，引领课程发展；3、狠抓综合实践活动新教师的培训工作，明确教师培养对象，制定教师培养计划并落实。
培养任课教师的教学热情，打造具有影响力的骨干教师和优质课堂；4、加强校本研训：明确上级文件精神；解读《课程纲要》，帮助教师理解课程；提供网络学习渠道，树立网络学习意识，提升教师自身学习研究能力；开展主题研训活动，组织参与上级研训活动及各类评比活动等。
5、建立健全校综合实践活动的教育教学研讨机制；6、各教师制定班级学期主题活动内容及劳技教学内容，并按计划认真执行教学常规“五认真”要求，认真做好学生学业水平评价工作。
劳动与技术作品及资源包的教师指导、审核与评比工作。
7、开展“校际联盟集体备课活动”，制定各年级学期主题活动内容及劳技教学内容，形成主题活动整体方案或主题系列活动序表案例。
具体安排：漆桥中心小学2017/9/15。
爆炸塔内壁特征点的反射压力数值模拟
收稿日期:2008212206;修改稿收到日期:20092012151作者简介:胡八一3(19652),男,研究员(E2mail:HB Y5170@)1文章编号:100724708(2009)0420573206爆炸塔内壁特征点的反射压力数值模拟胡八一31, 李 平1, 张振宇2, 谷 岩1, 张展翼1(1.中国工程物理研究院流体物理研究所,绵阳621900;2.国防科技大学理学院技术物理研究所,长沙410073)摘 要:采用L S2D YNA编码,对直径2m的爆炸塔及其缩比模型的爆炸流场进行了数值模拟,给出了塔体内壁几个特征点的反射压力曲线,并与其中两个特征点的实测压力曲线进行了对比.研究结果表明:爆炸塔宜选择椭球封头,而非传统设计通常采用的球形封头,因为球形封头击波的会聚效应更强;用L S2D YNA这类商业软件来模拟爆炸流场,网格划分需尽可能细,不然模拟结果仅具有定性参考价值。
关键词:爆炸塔;特征点;反射压力;数值模拟中图分类号:O381 文献标识码:A1 引言爆炸塔强度设计的前提是能事先对作用于塔体内表面的冲击载荷进行初步的模拟计算,以此为基础,完成结构的动力学响应分析;通过动力系数法,给出爆炸塔的等效静载荷,最后依据等效静载荷进行塔体的强度设计[1]。
国外对爆炸塔或爆炸容器这类抗爆结构内部载荷的数值模拟研究始于20世纪70年代末[2]。
国内段卓平[3]和朱文辉[4]等在上个世纪90年代率先对这类问题进行了数值分析,随后钟方平[5]、曹玉忠[6]、张亚军[7]和管怀安[8]等对各种结构形式的抗爆结构内的爆炸流场进行了不同方法的模拟研究,取得了较好的结果。
随着计算机及数值模拟技术的不断发展,一些大型的二维和三维计算编码(如L S2D YNA,D YTRAN,CT H等)逐渐进入工程设计领域,在抗爆结构的强度评估和工艺设计中发挥出独到的作用,如核电站安全壳和爆炸塔的载荷分析及安全评估等方面[9211]。
基于autodyn的平板金属爆炸复合数值模拟研究
爆炸复合技术在金属复合板领域得到了广泛的应用，但是 1.9）GPa量级，而此时飞板与基板碰撞后的压力却高达（10~16.31）由于爆炸复合的复杂性，其理论方面的研究仍存不足。
爆炸复GPa量级如图1所示，远大于炸药施加的压力。
同时，平板金属合是利用炸药爆轰释放出的巨大能量在数微秒的时间内推动飞爆炸复合具有平面对称的特性，因此对爆炸复合复合机理的研[1]究进行数值模拟研究时忽略炸药爆轰驱动而对复合板与基板的板高速撞击基板并使飞板与基板发生固相结合的过程。
在爆炸高速斜碰撞进行过程进行二维建模是符合实际的。
复合工程运用实际中，为了得到良好的爆炸复合，必须选择正确的爆炸复合参数，普通的实验难以进行试验测试，因此数值计算在爆炸复合研究领域拥有巨大的优势。
1 光滑粒子流体动力学光滑粒子流体动力学方法（SPH）是一种用拉格朗日描述的无网格的计算方法，主要用于解决高速碰撞、大变形问题等，它的特点是既能够识别物体的变形界面，同时也不存在传统图1Lagrange方法中的网格变形问题，它的核心是插值技术。
SPH方根据爆炸复合的实际特点，建立了如图2所示的平面应变高[2]法的核心思想包含了一下几个方面：①问题域是通过一系列的速斜碰撞模型，该模型可以利用实验室有限的计算机资源对爆粒子描述的，粒子与粒子之间没有联结，拥有无网格的性质特炸复合过程中的金属射流现象、界面波现象进行模拟研究，进点。
②利用积分表示法来近似表示近似场函数，这种积分方法而对结合机理进行较为详细的研究。
其中复合板的初始速度相当于弱形式方程，具有光滑作用。
③在SPH方法中，还需要使由Taylor公式求出，即：用粒子近似法对核近似方程做进一步的近似。
粒子近似法的思 （1）想是，在问题域中某一时刻某一粒子的场函数值由周围局部区在直角坐标系中 可以分解为域的粒子对值加权求和得到，通过粒子近似控制了计算量。
④由于SPH方法拥有较好的适应性，同时SPH方程也不受粒子分布（2）的影响，因此SPH方法可以用来解决大变形问题。
爆炸反应装甲的爆炸过程对射流的干扰分析
爆炸反应装甲的爆炸过程对射流的干扰分析叶春辉【摘要】根据爆炸反应装甲装药结构飞板变形的物理现象,从飞板和爆炸场两个方面分析了反应装甲对射流的干扰机理,指出了国内外对此理论的研究现状,对新型反应装甲设计具有借鉴意义.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】2页(P27-28)【关键词】反应装甲;飞板;爆炸场;射流【作者】叶春辉【作者单位】中北大学化工与环境学院,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TJ410 引言爆炸反应装甲结构具有体积小、质量小、成本低抗弹能力强等特点，日前在主战坦克、自行火炮、装甲车辆上得到广泛应用。
爆炸反应装甲的基本结构是在两块薄板中间封闭有炸药薄层，炸药引爆后，驱动金属薄板沿法向飞散，强烈干扰聚能射流和穿甲弹，使之失效或部分失效。
以往研究平板装药结构与射流相互作用时，一般按Gur-ney模型计算板的速度，忽略了板的变形，而实际当夹层炸药引爆后，飞板向外鼓出[1]。
本文就是研究夹层反应装甲被撞击引爆后金属板沿法线运动与变形规律，以便研究干扰机理作基础。
反应装甲对射流的干扰，主要是通过爆轰场和飞板实现的，其过程非常复杂，内容包括射流的形成、射流对炸药的冲击起爆、夹层炸药的爆轰、以及对面、背板的抛射过程、射流与面、背板的作用等。
为了揭示反应装甲对射流的干扰机理，国内外学者通过各种各样的方法手段，对此过程进行了不同程度、不同层次的研究。
对反应装甲干扰射流机理的认识，主要存在两种观点：一种认为反应装甲干扰以飞板作用为主，并建立了飞板干扰模型;而一些美国学者认为，在垂直侵彻时，反应装甲也能降低射流效能，反应装甲主要是爆轰场干扰起主导因素。
实际射流在与反应装甲作用过程中，两方面的干扰都同时存在，只是在不同阶段表现强弱不同而己[2]。
目前对反应装甲干扰射流机理研究仍集中在这两个方面。
1 反应装甲飞板干扰射流理论1.1 国外的研究概况对于反应装甲两飞板干扰射流的研究，Y.Erlich,M.Mayseless,Y.Falcovitz等人[3]在对射流与飞板相互作用的物理现象实验研究的基础上，首先提出著名的卵石干扰模型。
隔板对聚能射流性能影响的数值模拟
隔板对聚能射流性能影响的数值模拟李如江;张晋红;王建波【摘要】为研究隔板对聚能装药中爆轰波形和射流形成的影响,应用LS-DYNA有限元程序,采用ALE方法对某带隔板聚能装药射流的形成过程进行了三维数值模拟,并与试验结果进行了比较.计算结果表明,隔板可将球面爆轰波形转变为凹锥形爆轰波,使爆轰波相对于药型罩母线的入射角减小；当隔板厚度不变,存在着最佳隔板直径,小于最佳直径时射流头部速度随隔板直径的增加而增加,反之则会降低；双截锥形隔板可使爆轰波与罩母线的夹角减小到12°,射流头部速度比无隔板时提高了约18％.【期刊名称】《弹箭与制导学报》【年(卷),期】2012(032)003【总页数】4页(P107-110)【关键词】爆炸力学;聚能装药;隔板;爆轰波形;射流速度【作者】李如江;张晋红;王建波【作者单位】中北大学化工与环境学院,太原030051;中北大学化工与环境学院,太原030051;中国兵器工业第52研究所,山东烟台290014【正文语种】中文【中图分类】O3850 引言根据聚能射流准定常侵彻理论，当射流与靶板密度以及炸高等物理参数一定时，适当提高射流头部速度对于提高射流的侵彻性能具有重要意义。
当战斗部外部几何尺寸确定后，可通过使用高性能炸药[1]、改变药型罩材料及其尺寸以及改变起爆方式[2－3]等途径来提高射流的头部速度。
在聚能破甲战斗部中置入隔板，可以改变爆轰波对药型罩微元的作用方式，提高射流头部速度，减小战斗部药量，这种方法至今仍被战斗部设计者重视并广泛采用。
隔板对爆轰波形的影响，与隔板材料、形状以及几何尺寸等参数有关。
Sachdeva 等[4]使用狭缝照相技术研究了隔板对爆轰波形的影响，并比较了有无隔板时射流的侵彻性能。
Weckert等[5]采用直接成像和空气间隙压缩成像方法研究了隔板对爆轰波形及其对称性的影响，此方法可为隔板设计提供指导。
Pezzica[6]使用二维有限差分软件 PISCES 2DELK，采用Lagrangian方法，模拟了柱形和半球形隔板对爆轰波形的影响，但在计算后期由于网格变形较大而使模拟计算中断。
平面夹层炸药对射流干扰的数值模拟
平面夹层炸药对射流干扰的数值模拟
毛东方;李向东;任丹萍
【期刊名称】《兵工学报》
【年(卷),期】2007(028)011
【摘要】采用三维有限元程序(LS-DYNA)模拟了射流以不同入射角侵彻装有平面夹层炸药的靶板过程,并和无平面夹层炸药情况进行了对比分析,发现平面夹层炸药爆炸后,运动的面板和背板对射流有严重的干扰和切割效应,使射流偏转、弯曲、着靶点分散,导致侵彻能力下降.对于垂直侵彻,干扰不明显.对于斜侵彻情况,平面夹层炸药结构使射流的侵彻能力下降约58%～75%,干扰程度随入射角的增大而呈递增趋势.
【总页数】4页(P1306-1309)
【作者】毛东方;李向东;任丹萍
【作者单位】南京理工大学,机械工程学院,江苏,南京,210094;南京理工大学,机械工程学院,江苏,南京,210094;南京理工大学,机械工程学院,江苏,南京,210094
【正文语种】中文
【中图分类】TG411
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1.V型夹层炸药对射流干扰的数值模拟 [J], 毛东方;李向东;宋柳丽
2.平面夹层炸药对杆式侵彻体干扰的数值模拟 [J], 李向东;安波;韩永要
3.高压水射流破碎炸药过程数值模拟 [J], 黄玉平;崔庆忠;徐洋;陈明华;吴兴宇
4.杆式射流冲击屏蔽PBX炸药数值模拟研究 [J], 李世纪;魏锦
5.杆式射流冲击屏蔽PBX炸药数值模拟研究 [J], 李世纪;魏锦
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爆炸容器内部爆炸的数值模拟和实验研究
t
n+ 2
= t + 2Δt n
n
式中 , c 为当地声速 ;μ为系数 , 取 0 . 95 . 按照上述格 式 , 依次沿 r 和 z 方向计算一次 , 再由式 ( 2 ) 得到 n+1 W ij ; 然后依次沿 z 和 r 方向计算一次 , 再由式 ( 3 )
n+2 得到 W ij , 如此完成一个时间层计算 . 反复进行 , 直 至指定时刻停止计算 . 1. 3 初始条件和边界条件 爆炸容器内部流场以某一马赫数划分为近场和
Numerical and Experimental Study on Internal Blast in Explosion Chamber
RAO Guo2ning , HU Yi2ting , C H EN Wang2hua , P EN G J in2hua
( School of Chemical Engineering , NU ST , Nanjing 210094 , China)
弹
道
学
报
J o urnal of Ballistics
Vol. 20 No . 1 March 2008
爆炸容器内部爆炸的数值模拟和实验研究
饶国宁 ,胡毅亭 ,陈网桦 ,彭金华
( 南京理工大学 化工学院 ,南京 210094)
摘要 : 运用二阶精度 TVD 差分格式对平板封头型爆炸容器 ( 长径比为 1∶ 1) 在内部爆炸载荷作用下的爆炸流场进行 了数值模拟 ,得到内部流场的规律 . 数值模拟表明 ,在筒体和封头的结合处会形成三波汇聚的现象 ,压力急剧增加 , 正压作用时间变长 . 实验研究爆炸容器内壁面在不同药量 TN T 作用下的爆炸载荷大小 ,拟合得到超压 TN T 基准 方程 ,探讨了在爆炸容器内实现对含铝炸药威力评价的方法 . 含铝炸药 RDX/ Al 在比例距离 1. 77 处的超压 TN T 当量平均值为 1. 22. 关键词 : 爆炸容器 ; 威力评价 ; 超压基准方程 ; 含铝炸药 ; TVD 格式 中图分类号 :O381 文献标识码 :A 文章编号 :10042499X ( 2008) 0120076204
炸药装药损伤行为数值模拟研究进展
炸药装药损伤行为数值模拟研究进展摘要：炸药装药损伤的萌生、演化直接影响炸药的力学响应过程，及其爆轰性能，是武器设计人员关注的焦点之一。
就炸药装药损伤行为数值模拟技术，从本构模型和计算模型两个方面，阐述了国内外炸药本构模型及炸药装药力学行为数值计算模型方面的研究现状，介绍了现有含损伤本构模型和计算模型的适用范围及优缺点；建立适应性更加广泛的数值模拟方法描述炸药含损伤的力学特性是炸药装药损伤模型未来发展的方向。
关键词：损伤力学；炸药；数值模拟；本构模型；算法炸药是武器战斗部的核心能源，是为武器提供杀伤性、破坏性、动力性的关键材料，其安全性也一直备受关注[1]。
然而，在生产、运输、发射过程中，由于加载冲击[2]、应力状态、环境温度[3]、生产工艺等各方面复杂因素的影响，炸药会出现各种形式的损伤，其力学性能、感度、破坏性等特性也会因此产生变化，甚至导致炸药提前引爆，产生不可预估的后果[4]。
为了保障战斗部能够安全稳定地实现打击效果，必须对炸药的损伤行为进行系统而深入的研究。
目前国内外对炸药损伤行为的研究主要依靠两种方法，一种主要依赖于实验获得相关数据，如目前常用的Hopkinson压杆实验、轻气炮实验、巴西实验[5]、落锤试验[6]等方式。
实验方式能够真实、准确地得到不同炸药在不同条件下的应力应变关系及损伤情况，但是由于炸药的不稳定性，这种研究方法具有一定的危险性。
此外试验成本、实验条件也往往会限制试验过程的开展，得到的实验结果一般不具有广泛性和预测性，对于炸药细微观损伤的实时数据采集也很难实现。
另一种则是数值模拟方法，国内外许多学者对炸药的损伤特性进行了模拟研究，基于LS-DYNA等软件，可以同时得到空间和时间尺度上的仿真数据，进而能够观测到材料细微观尺度的内部变化过程。
但是这种方法的准确性和适用范围常受到材料的本构模型和模拟计算方法的影响。
为了对目前炸药损伤问题中常见的本构模型及算法进行详细分析，列举了国内外炸药损伤本构模型及炸药装药力学行为的数值计算模型，对比分析其优缺点及适用范围，以期为研究人员选择本构模型和仿真算法提供参考。
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毛东方，李 向东，任丹萍
（ 南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 ２ ０ ９ ） １０ ４
摘 要 ：采用 三维 有 限元 程序 （ ＳＤＹ Ｌ — ＮＡ） 拟 了射 流 以不 同入 射 角 侵 彻装 有 平 面 夹层 炸 药 的 模 靶板 过程 ， 并和 无平 面夹层 炸药情 况进行 了对 比分 析， 发现 平 面 夹层 炸 药爆 炸 后， 动 的面板 和 背 运 板对 射流有 严 重 的干扰 和切 割效 应， 使射 流偏 转、 曲、 靶 点分散， 弯 着 导致侵 彻 能力 下降。 对于垂 直 侵彻 ， 干扰 不 明显。对 于斜侵 彻情 况， 面夹层 炸 药结构使 射 流 的侵 彻 能力 下 降约 ５ ％ ～７ ％， 平 ８ ５ 干 扰程度 随入 射角 的增大 而呈递 增趋 势。 关键 词 ：爆炸 力 学 ；平 面夹 层炸 药 ； 流 ；爆 炸反应 装 甲； 值模 拟 射 数 中图分类 号 ： Ｇ １ Ｔ ４１ 文献标志 码 ： Ａ 文章 编号 ：１０ —０ ３ ２ ０ ） １１ ０ —４ ０ ０１ ９ （ ０ ７ １ —３ ６０
Ａｂ ｔ ｃ ：Ｔｈ ｒ ｃｓ ｆｐ ｎ ｔａｉｇ ｉｔ ｈ ａ ｄ ｃ ｘ ｌｓｖ ｙ ｔ ｅｊｔａ ｉ ｅｅ ｔｉｃｄ ｎ ｎ ｌｓ ｓｒ ｔ ａ ｅｐ ｏ ｅｓｏ ｅ ｅｒｔ ｏｔ ｅｓ ｎ ｗｉｈ ｅ ｐｏ ｉｅｂ ｈ ｔｄｆ ｒ ｎ ｉｅ ｔ ｇｅ ｎ ｎ ｅ ｆ ｎ ａ
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第 ２ 第 １ 期 ８卷 １
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学
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Ｖ ０ ． ＮＯ． １ １２８ １
２００７年 １ 月 １
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ＮＯ ． ２ ０ Ｖ ０ ７
平 面夹 层 炸 药对 射 流干 扰 的数 值 模拟
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（ ｃｏｌ ｆ ｃａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎａｊ ｇＵｎｖｒｔ ｆ ｃ ｎ ｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｎａｊ ｇ２ ０ ９ ， ｉ ｇｕ Ｃ ｉ ） Ｓｈ ｏ ｏ ｈｎｃ ｇ ｅｉ ， ｎ ｎ ｉ ｓｙｏ ｉ ｃ ｄＴ ｃｎ ｌ ｙ Ｍｅ ａＥ ｎ ｎ ｉ ｅｉ Ｓｅ ａ ｏ ｎ ｎ １０ ４ Ｊ ｎｓ ， ｈｎ ｉ ａ ａ
平 面夹层 炸 药是 一 种 面板 加 炸 药 加背 板 结 构 ， 是 爆炸 式反 应装 甲的基本 组成 单元 。 当射 流侵彻 该 结构 时， 层 内的炸 药 爆 炸， 夹 驱动 面 、 板 沿 其法 线 背 方 向作背 向运 动 。运 动 的 金属 面 、 背板 与射 流不 断 作用 ， 干扰射 流 的侵彻 作用 。 同时， 夹杂 有金属 碎片 的爆轰 产物 ， 向入 口处 高 速 喷 出， 使 射 流 发 生 弯 也