钢球撞击双层带间隙保护板炸药柱的爆炸分析

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炸药的爆轰爆速与间隙效应

炸药的爆轰爆速与间隙效应集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-炸药的爆轰、爆速与间隙效应爆轰是炸药在瞬间发生分解应应的一种特定形式，其实质是爆轰波有炸药中的传播。

爆轰波是炸药爆轰时的前阵面，是带冲击波的化学应区，爆轰波是爆轰作用的激发源。

爆轰的特点是：（1）化学反应区很薄，凝聚相炸药的化学反应区厚度在0.5mm~2.5mm之间；（2）化学反应区以常速传播，该速度大于炸药中的声速。

（3）在波阵面上产生很高的温度梯度和压力梯度。

一、爆速炸药中爆轰波传播的速度称为爆速。

常用炸药的爆速在2500m\s~7000m/s之间。

影响炸药爆速的因素有：（1）药柱直径。

爆速随药柱直径增大而增大，当药柱直径增大到一定值后，爆速即可接近理想爆速成药柱为理想封闭，爆轰产物不发生径向流动时即可达到理想爆速）。

反之，减少药柱直径，爆速将相应降低。

当药柱直径减小到定值后，爆轰波就不再能稳定传播，最终将导致熄爆，这是因为有效能量已减少到不能再到持爆轰波稳定传播。

爆轰波能稳定传播的最小药柱直径称为临界直径，临界直径的爆速成称为临界爆速。

（2）炸药密度。

对于单质炸药，爆速随密度的增大而增大；对于混合炸药，密度与爆速的关系比较复杂。

在一定范围内，噌大密度能提高理想爆速；但超过这个范围继续增大密度，就会导致爆速下降，最终导致熄爆。

（3）炸药粒度。

粒度虽不会影响炸药的理想爆速，但减小粒度一般能提高炸药的反应速度，减小反应时间和反应区厚度，从而减小临界直径，提高爆速。

（4）药柱外壳。

药柱外壳不会影响炸药的理想爆速。

但外壳能减小炸药的临界直径，所以当药柱直径较小，爆速距理想爆速相差较大时，增强外壳可提高爆速，其效果与加大药柱直径相同。

二、间隙效应混合炸药细长连续药柱，通常在空气中都能正常传爆。

但在炮眼内，如果药柱与炮眼孔壁间存在间隙，常常会发生爆轰中断或爆轰转变为燃烧的现象。

这种现象称为间隙效应(曾叫沟槽效应或管道效应)。

多层板架结构在2次攻击下的动态响应分析

ａｔｃｉｕｔｎｏｌｎｄｓｃｅｓｖｌｓａａｙｅｔａｋｓｓｍｌａｅｕｓｙａｕｃｓｉｅｙｗａｎｌｚｄ．Ｔｈｌｆｔｒｖｓｅ，ｔｅｍａｍａｅｏｒｔｏｅｂｕｋｏｈｅｃｅａｓｈｘｉｌｄｆｍａｉｎ，
ｔｅｅｆｃｉｅｓｒｓｎｈａｇｆｐａｔｃａｅｒｅｃｉｅ．Ｒｅｕｔｆｈｗｏａｔｃｓｗｅｅｃｍｐｒｄｈｆｅｔｖｔｅｓａｄｔｅｒｎｅｏｌｓｉｒａｗｅｅｄｓｒｂｄｓｌｓｏｅｔｔａｋｒｏａｅ．ｔ
ＳＨＩＸｉｇ— ａｎｈｕ，ＺＨＡＮＧｎ，ＷＡＮＧＪｉｇＳｈａ，ＣＡＩＪｉ — ｈｉｎ。ｎｚ（．ｃｏｌｆＮａａｃｉｃｕｅａｄＯｃａｇｎｅｉｇ，ＪａｇｕＵｎｖｆＳｉ１ＳｈｏｖｌＡｒｈｔｔｒｎｅｎＥｎｉｅｒｎｏｅｉｎｓｉ．ｏｃ．＆Ｔｅｈｃ．，Ｚｅｊｎ１０３，Ｃｉａｈｎｉｇ２２０ａｈｎ；
Ｉｓｒｖａｅｈａｈｅｄｓｒｃｉｈｍｐｒｅｔｓｒｔｅｕｅｈｅｓｃｎｄａｔｃｓｇｒａｅｔｉｅｅｌｄｔｔｔｅｔｕｔｏｎｏｆｔｅｉｅｆｃｔｕｃｕｒｎｄｒｔｅｏｔａｋｉｅｔｒ，ＳｈａＷＯＯｔｔｔ
ｔｃｓｈｕｒｃｌｓｍｕａｉｎｏｈｙａｃｒｓｏｓｒｃｓｓｎａｋ，ｔｅｎｍｅｉａｉｌｔｏｆｔｅｄｎｍｉｅｐｎｅｐｏｅｓｕｉｇＡＮＳ／ — ＹＳＩＳＤＹＮＡｏｔｒｓｓｆｗａｅｗａｃｎｕｔｄｕｄｒｔｔａｋ．Ｔｈｅｏｍａｉｎｏｈｄｌｔｉｆｒｎｙａｔｉｅｕｊｃｅｏｔｏｄｃｅｎｅｗｏａｔｃｓｅｄｆｒｔｆｔｅｍｏｅｈｄｆｅｅｔｄｎｍｉｅｓｔｓｓｂｅｔｄｔｗｏｏｗｉ

高速撞击下双层壳体结构的数值分析

的过程中，构将承受动态压缩变形，要测试结构材料的动态结需
四组结构中，内部实体最大应变部位的ＶｎＭｉｓ其ｏｓ等效应ｅ压缩力学特性。为此，设计了圆柱体试样的直径为８ｍ高为力一时间曲线如图１示。ｍ，所６ｍｍ，实验设备为分离式Ｈｐｉｏｏｋｎｎ压杆实验机。考虑到双层壳３１多组结构外、ｓ．中壳的动态特性分析
研究多集中于圆柱壳、壳，单其冲击载荷作用下的屈曲行为一直２２多组结构方案．是人们关注的问题【５，ｌｊ本文研究锥形双层壳体冲击下的弹塑性－为了保证弹体设计之初的飞行参数，本文根据材料撞击下能动力响应。通过对原型结构的仿真分析，依据材料撞击下能量耗量耗散机理，参照原型结构１设计了三种不同的双层壳体结构：，
体撞击靶体时的设计要求，材料实验时弹头撞击速度取为５ｓ２ｍ／。
由于内体对中壳前端支架的惯性冲击，构１端平面、结前前部各个环形支架处出现塑性应变，其最大塑性应变为１４ ×１一，．８０位于前部第一个环形支架与内部弹体接触处，时中壳内的最大这
西建筑，０９３（１：１７．２０，５１）７．２
Ｄｉｃｓｉｎｏｅｓｉｅｉｎｆｒｈｕｅｆｍｕｔ－ｔｒｙｂｉｋｃｎｃｅｅｓｒｃｕｅｓｕｓｏｎｓｉｍｃｄｓｇｏｏｓｓｏｌｉｓｏｅｒｃ — ｏｒｔｔｕｔｒ

累积损伤对B_炸药冲击起爆影响的仿真研究

物ＪＷＬ方程ꎮ 反应速率方程为
ｘ
ρ
ｄλ
－１－ａ ö÷ ＋
＝Ｉ(１－ λ) ｂ æç
ｄｔ
è ρ０
ø
Ｇ１ (１－ λ) ｃ λ ｄｐｙ＋Ｇ２ (１－ λ) ｅ λ ｇｐｚ ꎮ
(１)
(３)
式中:Ｉ为点火药冲击强度ꎻλ 为炸药反应度ꎻρ 为炸
药密度ꎻ下标“０” 表示初始状态ꎻＧ１、Ｇ２、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、
目前ꎬ对Ｂ炸药相关的研究有许多ꎮ 有研究发
现ꎬ破片的长径比、形状、入射角对Ｂ炸药的起爆有
影响 [２￣４] ꎮ 另一些研究涉及Ｂ炸药的起爆阈值、各
种起爆情况以及损伤累积情况下的起爆 [５￣８] ꎬ但对损
伤Ｂ炸药的仿真研究较少ꎮ
炸药安全性能的相关研究很早就开始了ꎬ对其
他类型的炸药进行损伤情况研究的相关文献有许
úû
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( Ｔ－３００) ùúꎬ
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ïＹ＝Ｙ０ (１＋ βε ｉ ) êê １＋Ｙ
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ï 应用范围为Ｙ (１＋ βε ) ｎ ≤、未反应物ＪＷＬ方程和爆轰产

相关常数ꎻ
ε ｐ为有效塑性应变率ꎻ ̇ε ∗ ＝
ε ｐ / ̇ε０ ꎬ为归
药点火行为的影响ꎮ 此外ꎬ对不同垫层材料条件下
Ｂ炸药的多次撞击点火起爆过程进行数值模拟ꎬ研

一化有效塑性应变率ꎻ
ε ｐ为有效塑性应变率
εｐ对
－

火炸药药柱撞击感度试验装置及方法

ｔｔｇｍｅａｕｒｍｅｔｓｓｏｂｏｕｌｂｔｅｈａｒｄｉｉａｍｐｃｓｎｓｔｖｉｙｔｓｍｅｔｏｄａｔｅｔｓｅｕｔｈａａｓｓｅｎｔｅｔｉｖｉｓｙｅｔｒｔｎｔａｔｏｎｌｉａｔｅｉｉｔｅｔｈｎｄｈｅｔｒｓｌｓ
２ＮａｊｇＵｎｖｒｉｙｏｃｅｃｎｃｎｌｇ．ｎｉｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，Ｎａｊｇ２０９Ｃｈｎ）ｎｎｉ１０４，ｉａｎ
Ａｂｔａｔ：Ｉｒｒｔｍｐｏｖｕｒｔｒａｈｉｅｈｏｆｅｌｓｖｅｉｐｃｅｉｉｉｙｔｔ，ｗｍｐａｔｓｎｓｔｖｉｙｓｒｃｎｏｄｅＯｉｒｅｃｒｅｎｅｃｎｇｍｔｄｏｘｐｏｉｍａｔｓｎｓｔｖｔｅｓａｎｅｉｃｅｉｉｔｔｓｙｔｍｓｄｖｌｐｅｅｔｓｓｅｉｅｅｏｄ．Ｔｈｒｉｌｔｃｉａｐｅｉｉａｉｓｏｈｅｓｓｅｉｒｆｅｅｃｕｃａｅｈｎｃｌｓｃｆｃｔｏｎｆｔｙｔｍｓｖｅｉｉｄ．Ｔｅｔｍｅｈｏｓｄｓｇｎｄａｓｔｄｉｅｉｅｎｄ
中图分类号：Ｔ５；Ｔ６Ｊ５Ｑ５４文献标志码：Ａ文章编号：０７７１（０Ｏ０ — ０００１０ — ８２２１）３０３ —４
ＩｐｃｅｉｉｉｙＴｅｔＳｓｅａｄＴｅｔＭｅｈｏｆＥｘｌｓｖｓＣｏｕｎｍａｔＳｎｓｔｖｔｓｙｔｍｎｓｔｄｏｐｏｉｅｌｍ

钢球撞击双层带间隙保护板炸药柱的爆炸分析

述反应热点发生汇合，大范围内的反应快速完成阶段。流固耦合模式对爆轰产物与保护板之间相互作用
的模拟，力学接触模式对球形弹丸与保护板撞击的模拟，动保证了计算分析的合理性。
２球形弹丸撞击双层带间隙保护板炸药柱的有限元模型
钢球撞击双层带间隙保护板炸药柱的示意图见图１和图２所示。板的边长ａ＝２００４．ｍｍ，ｈ＝６厚．
Hale Waihona Puke 钢球撞击双层带间隙保护板炸药柱的爆炸分析
陈忠富，梁斌，陈刚，徐伟芳
（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳６１０）２９０
摘
要：采用ＬＤＮ３ｓ— ＹＡＤ动力有限元程序对钢球撞击双层带间隙保护板炸药柱的爆炸过程进行了数值模
供使用。目，前国内外都在对新型炸药进行研究，不断地提高炸药的安定性和钝感度，尽可能高的起爆阈值。应用爆轰理论与各种先进的实验设备和测试技术对炸药的起爆性能、轰过程，炸效应等进行的多爆爆方面研究，取得了丰硕的成果。理论分析，数值模拟和实验研究的综合应用已在炸药爆轰性能方面的研究中取得了显著的成果，动了该领域研究的深人开展。本文应用Ｌ推Ｓ—ＤＮ３ＹＡＤ动力有限元程序对钢球撞
１引言
炸药部件或装置的安全性研究对国民经济建设和国防军事应用具有重大的意义。多年来，界各国世

不同炸高下的EFP 对盖板炸药的撞击起爆研究

Abstract: In order to study the impact of explosively formed projectile (EFP) on the impact of the cover explosives under different conditions, the numerical simulation model of EFP impact detonation shell explosive was established by Ls-Dyna simulation software. Using different head speeds in different stages of the EFP forming process, the impact initiation simulation of CompB explosives with different thickness covers was carried out, and the relationship between specific kinetic energy, head speed and thickness of the cover, the thickness of the cover, the change law of the detonation time and position were analyzed. The simulation results show that between 0.5 and 1 times the diameter of the charge, it can be concluded that the critical cover thickness is proportional to the head speed and the projected area of the EFP along the flight direction, and the EFP is penetrating more than 2.5 times the diameter of the charge. During the plate process, no shearing block is formed; The caliber 40 mm EFP designed in this paper is fully formed, its specific kinetic energy is 61.81 MJ/m2, and the maximum CompB explosive with a thickness of 10mm can be detonated; within a certain thickness of the cover plate, the impact both the detonation time and the impact detonation position increase with the increase of the thickness of the cover plate; when the EFP flies to the 0.5 times the diameter of the charge, the thickness of the critical cover plate capable of impacting and detonating is twice that of the EFP after molding. It has some reference value for EFP design of air defense antimissile warhead.ndustry Automation

动能侵彻体冲击带壳炸药装药的爆燃失效

2 带壳炸药装药失效等级研究
收稿日期：2018⁃08⁃09 ；修回日期：2019‑03⁃05 网络出版日期：2019‑03‑25 作者简介：冯顺山（1952-），男，教授，博士生导师，主要从事毁伤与弹药设计研究。 e‑mail：ssfeng@ 通信联系人：周彤（1987-），女，讲师，博士，主要从事弹道与弹药设计研究。 e‑mail：zhoutong@
2.1 炸药装药正常爆轰驱动壳体速度分析带壳炸药装药失效等级与反应产物驱动壳体速度
大小密切相关。本研究以炸药装药正常爆轰反应为基准，通过壳体破片运动速度的角度去分析炸药装药反应等级，故首先说明正常爆轰反应条件下的破片初速
动能侵彻体冲击带壳炸药装药的爆燃失效
521
文章编号：1 0 0 6 ‑9 9 4 1（2 0 1 9）0 6 ‑0 5 2 1 ‑0 7
动能侵彻体冲击带壳炸药装药的爆燃失效
冯顺山 1，赵宇峰 1，边江楠 2，周彤 1
（1. 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京 100081；2. 北京航空工程技术研究中心，北京 100076）
等级进行了划分并得到判据，提出爆燃失效是一种有效的失效理念。结合实验、数值模拟和解析计算研究了动能侵彻体冲击下带壳
B 炸药的爆燃失效问题，分析了爆燃失效与正常爆轰失效的关系，结果显示当等效格尼速度约为正常爆轰反应条件下的 1% 时，可视为邻近炸药装药爆燃失效的下限值。

破片撞击起爆柱面带壳装药的临界速度修正判据

第39卷第1期爆炸与冲击V o l .39,N o .12019年1月E X P L O S I O N A N DS HO C K WA V E SJ a n .,2019D O I :10.11883/b z y c j -2017-0271破片撞击起爆柱面带壳装药的临界速度修正判据*王昕,蒋建伟,王树有,门建兵(北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081) 摘要:为获得适用于柱面带壳装药的冲击起爆修正判据,以P i c a t i n n y 工程判据为基础加入修正项进行修正㊂采用A U T O D Y N -3D 软件对破片撞击柱面带钢壳的B 炸药进行数值计算,获得了破片入射角㊁装药曲率半径对炸药临界起爆速度的影响规律;通过拟合得到修正项表达式,建立了考虑破片入射角㊁柱壳装药形状函数的炸药起爆临界速度修正判据㊂判据计算值与实验数据和数值计算值吻合较好,该判据能较好的预测柱形带壳装药的冲击起爆条件㊂关键词:临界速度;冲击起爆;柱壳装药;修正判据中图分类号:O 383 国标学科代码:1303530 文献标志码:A采用高速破片对来袭弹药进行可靠引爆是有效拦截的重要手段㊂其问题实质则是破片对带壳装药的冲击起爆问题㊂学者们针对这一问题已进行了广泛的研究,大多以破片冲击平面带壳装药的简化模型为基础开展分析,包括不同材质㊁形状破片[1-3]对不同厚度壳体㊁炸药冲击起爆的影响规律,以及建立的诸多半经验的起爆判据,如著名的H e l d 经验判据[4]㊁J a c o b s -R o s l u n d 经验准则[5]㊁P i c a t i n n y 冲击引爆解析计算式[6]及非均相炸药起爆判据[7]等㊂也有学者对经典判据的适用条件进行补充修正,包括张先锋等[8]依据H e l d [9]起爆裸装药的射弹临界速度计算模型,得到射弹起爆带壳装药判据[9];方青等[10]以J a c o b s -R o s l u n d 准则为基础,将该准则向斜碰撞上扩展;陈卫东等[11]则推导了不同材质破片冲击起爆屏蔽装药的理论判据等㊂这些判据能较好预测平面带壳装药的冲击起爆㊂而实际应用中导弹战斗部多为圆柱形,杜茂华等[12]提到战斗部壳体曲率会影响毁伤元对带壳装药的冲击起爆㊂已有的数值模拟初步结果也表明,柱面带壳装药与平面带壳装药的冲击起爆特性存在差异[13]㊂基于平面带壳装药模型的判据已无法准确描述破片对实际弹药的冲击起爆,因此研究适用于柱面带壳装药的临界起爆速度判据非常必要㊂本文中采用A U T O D Y N -3D 数值计算软件,对球形破片以不同入射角起爆柱面带壳装药(简称柱壳装药)问题进行数值计算㊂在对数值模拟数据分析的基础上,通过建立入射角㊁柱壳装药形状系数的修正因子,得到基于P i c a t i n n y 工程判据的柱壳装药临界起爆速度修正判据,并与已有的实验数据和数值模拟结果进行对比,验证该判据的普适性㊂1 柱壳装药冲击起爆控制参量分析现役弹药形状多为圆柱形,将破片对来袭弹药战斗部的相互作用简化为破片对柱壳装药的冲击起爆㊂图1所示为破片撞击柱壳装药的物理模型图,其中柱壳装药壳体厚度为h ,装药曲率半径为r ;破片着速为v ,入射角为θ㊂破片对柱壳装药的冲击起爆与破片㊁装药壳体㊁炸药以及两者交汇条件等因素相关,主要影响参量如下:(1)破片:直径d ,长度l ,密度ρp ,弹性常数E p ㊁γp ,屈服极限Y p ,形状系数N 1; (2)壳体:厚度h ,密度ρt ,弹性常数E t ㊁γt ,屈服极限Y t ,形状系数N 2;1-203210*收稿日期:2017-08-09;修回日期:2017-10-18第一作者:王昕(1990 ),女,博士研究生;通信作者:蒋建伟,b i t j jw@b i t .e d u .c n ㊂(3)炸药:炸药密度ρe ,单位质量炸药释放的化学能E e ,膨胀系数γe ;(4)弹靶相互作用条件:破片入射角θ,攻角β㊂因此,带壳装药的临界起爆速度v c r 可写成以下函数表达式:v c r =f (d ,l ,ρp ,E p ,γp ,Y p ,N 1;h ,ρt ,E t ,γt ,Y t ,N 2;ρe ,E e ,γe ;θ,β)(1) 选取h ㊁ρe ㊁E e 为基本量,根据量纲分析π定理,对上式进行无量纲化,得到:v c r E e /ρe=f d h ,l h ,ρp ρe ,E p E e ,γp ,Y p E e ,N 1;ρt ρe ,E t E e ,γt ,Y t E e ,N 2;γe ;θ,æèçöø÷β(2)图1破片对柱壳装药作用剖面F i g .1T u n g s t e n f r a g m e n t i m p a c t c yl i n d r i c a l s h e l l c h a r ge a t c o l l i s i o n p o i n t 在破片和柱壳装药材料不变的情况下,上式可简化为:v c r E e /ρe =f d h ,l h ,N 1,N 2,θ,æèçöø÷β(3) 因本文中所研究的破片质量较小,忽略破片尺寸变化引起的冲击起爆阈值的差异,并假定破片与柱壳装药交汇时攻角β=0ʎ,则临界起爆速度值只与破片入射角θ和柱壳装药形状系数N 2这2个无量纲函数相关㊂无量纲形状系数N 2表征柱壳装药的形状对冲击起爆阈值的影响,可用壳体厚度h 和曲率半径r 组合表示:N 2=h r(4) 上述分析表明,在壳体厚度保持不变的情况下,对柱壳装药的冲击起爆产生影响的破片入射角θ和装药曲率半径r 为相互独立的影响参量㊂下文中基于此开展修正判据的建立㊂2 判据建立P i c a t i n n y 工程判据基于屏蔽炸药的敏感系数K f ㊁屏蔽板厚度h ㊁破片质量m 这3个参数建立破片临界起爆速度计算式:v 0=K f e x p (5.37h /m 1/3)m 2/3(1+3.3h /m 1/3éëêêùûúú)1/2(5) 该式能够较好预测破片垂直撞击平面带壳装药的起爆阈值㊂本文研究在该工程判据基础上添加入射角和基于曲率半径的柱壳装药形状系数修正项,以期预测破片起爆柱壳装药的临界速度㊂在应用中提出如下假设:(1)P i c a t i n n y 判据适用于小质量规则破片引发的炸药冲击起爆[14],不考虑破片形状变化引起的炸药冲击起爆差异;(2)壳体为钢壳,暂不考虑柱壳装药壳体材质变化引起的炸药冲击起爆差异; (3)破片运动速度与装药轴线垂直,仅考虑撞击位置的变化引起的入射角的改变; (4)忽略破片与柱壳装药作用时,装药绕轴心转动引起的临界起爆速度误差㊂基于上述假设建立判据修正项,记v 0为破片以入射角θ=0ʎ起爆平面带壳装药(r =ɕ)时的临界速度;定义v (N 2,θ)为破片以入射角θʂ0ʎ起爆同等壳体厚度㊁装药曲率半径r ʂɕ的柱壳装药临界速度㊂定义δ表示破片起爆炸药的临界速度增量,称为修正因子,即:δ=v (N 2,θ)-v 0v 0(6)变换式(6)得:v (N 2,θ)=(1+δ)v 0(7)2-203210爆炸与冲击第39卷第1期第39卷王昕,等:破片撞击起爆柱面带壳装药的临界速度修正判据第1期式中:v0采用P i c a t i n n y工程判据公式计算,v(N2,θ)则由数值计算获得㊂采用入射角θ和柱壳装药形状系数N2来反映破片与柱壳装药交汇条件和柱壳装药结构对临界起爆速度的影响,即δ=f(θ,N2),因θ㊁N2相互独立,则δ可表示为:δ=f(θ)f(N2)(8)即δ=f(θ)f(h/r)(9)式中:f(θ)为特定装药曲率半径r*条件下,不同入射角θ时的δ值,即:f(θ)=δ(r*,θ)(10)保持壳体厚度不变,f(h/r)即为特定碰撞角度θ*条件下,不同曲率半径r时的δ值与特定曲率半径r*时δ值之比,即:f(h/r)=δ(r,θ*)δ(r*,θ*)(11)以上为基于P i c a t i n n y工程判据应用在柱壳装药上的修正判据建立方法㊂3修正因子获取式(10)~(11)为构造修正因子函数的方法,为获得具体表达式,针对破片与柱壳装药的作用过程进行数值模拟,采用数据拟合方法得到修正因子函数表达式㊂数值模拟采用A U T O D Y N-3D软件,图2(a)为破片撞击柱壳装药轴对称数值模型,依据典型预制破片战斗部结构,选取破片为质量3g的钨球,柱壳装药,长度80mm,壳体厚度6mm,装填C o m p-B炸药㊂图2(b)为钨球㊁壳体和炸药的离散化网格模型㊂首先开展网格收敛性及优化工作,考虑C P U机时及计算精度,网格数量选取为2048㊁2800和19200,采用L a g r a n g e方法开展计算㊂图2钨球与柱壳装药作用过程的物理及离散化网格模型F i g.2P h y s i c a lm o d e l a n dd i s c r e t em o d e l o f t u n g s t e n f r a g m e n t i m p a c t c y l i n d r i c a l c o v e r e d c h a r g e为描述炸药在冲击作用下的起爆过程,其状态方程采用L e e-T a r v e r[15]状态方程:d F d t=I(1-F)b(μ-a)x+G1(1-F)c F d p y+G2(1-F)e F g p z(12)式中:F为燃烧质量份数,它在模拟爆轰过程中控制炸药化学能的释放;参数a是临界压缩度参数;参数I和x为点火量冲击强度及持续函数;参数G1和d控制点火后早期增长函数;参数G2和z为高压反映率相关函数㊂表1为C o m p-B炸药材料模型参数㊂表1C o m p-B炸药材料参数T a b l e1M a t e r i a l p a r a m e t e r s o fC o m p-Be x p l o s i v eI/μs-1b a x G1/(P a-2㊃s-1)c d y G2e g z 4400.014.0414ˑ10-160.2220.6672.000003-203210破片和壳体选用能较好描述材料大应变㊁高应变率及高温状态的J o h n s o n -C o o k 强度模型,材料强度模型㊁状态方程和侵蚀准则列于表2㊂参数均取自A U T O D Y N 标准数据库㊂表2破片、壳体材料模型T a b l e 2M a t e r i a lm o d e l o f f r a g m e n t a n d c a s i n g部件材料状态方程强度模型失效应变壳体S t e e l 4340L i n e a r J o h n s o n -C o o k G e o m e t r i cS t r a i n 破片T u n gs t e n S h o c kJ o h n s o n -C o o k G e o m e t r i cS t r a i n材料参数的正确与否与计算结果正确性直接相关㊂采用经典的P i c a t i n n y 工程判据对已建立的数值模型行验证,表3为2种质量钨球垂直撞击起爆平面带壳B 炸药的临界速度数值模拟与理论值的对比㊂可看出计算值与理论值误差约5%,即认定数值算法的正确性㊂表3临界起爆速度的数值模拟与理论值对比T a b l e 3C o m p a r i s o no f c r i t i c a l i n i t i a t i o nv e l o c i t i e s b e t w e e n s i m u l a t i o na n d t h e o r ym /g h /mm θ/(㊃)v c r/(m ㊃s -1)数值模拟理论ε/%35029153074.45.24526602545.54.5为得到柱壳装药受破片撞击后的起爆特性,设计30种工况开展计算,即钨球以入射角θ=0ʎ,15ʎ,30ʎ,45ʎ,55ʎ分别撞击装药曲率半径r =40,60,75,100,200mm ,ɕ时的柱壳装药㊂图3所示为典型装药曲率下钨球以v =2826m /s ,不同θ撞击柱壳装药t =8μs 时刻应力图㊂可以看出,当v 相同时,柱壳装药中的初始传入冲击波及压力随θ的增加而减小,θ=0ʎ时炸药已完全爆轰,而其余入射角条件下无法发生稳定爆轰㊂而破片撞击起爆不同曲率半径的柱壳装药的过程与平板装药的起爆基本一致,本文中主要从临界起爆速度角度来说明柱壳装药与平面带壳装药的差异㊂图3钨球以不同入射角撞击柱面带壳装药应力图F i g .3S t r e s s o f t u n g s t e n f r a g m e n t i m p a c t c y l i n d r i c a l s h e l l c h a r g ew i t hd i f f e r e n t i n c i d e n c e a n gl e s 4-203210爆炸与冲击第39卷第1期采用升降法获得表4中炸药起爆的临界破片速度,对比各临界起爆速度可得出如下结论:(1)入射角θ对柱壳装药冲击起爆影响较大㊂临界起爆速度随θ的增大而增加,装药曲率r= 40mm条件下,θ=55ʎ时的起爆速度较θ=0ʎ时增加35.6%,较平面带壳装药增加31.5%㊂(2)装药曲率半径r对柱壳装药的冲击起爆有一定影响㊂除个别点外,临界起爆速度随r增加基本呈现非线性增大,入射角θ=0ʎ条件下,r=ɕ时起爆速度较r=40mm时提高3.2%㊂在平面和柱壳装药(r=ɕ㊁r=40mm)内距壳体炸药边界4㊁8㊁12mm处设置观测点,编号分别为1㊁2㊁3㊂将破片以入射角θ=0ʎ起爆带壳装药时各观测点的压力进行对比,分析平面与柱壳装药冲击起爆阈值的差异㊂图4为v=3000m/s时观测点的压力时程曲线㊂冲击波到达平面带壳装药的时间早于柱壳装药,但相同位置处柱壳装药内的压力值高于平面装药㊂表4各工况下炸药起爆的破片临界速度T a b l e4C r i t i c a l d e t o n a t i o nv e l o c i t y u n d e r v a r i o u s c o n d i t i o n sθ/(㊃)v c r/(m㊃s-1)r=40mm r=60mm r=75mm r=100mm r=200mm r=ɕ028262838282828402868291515291829122915292029402955303069307330843078308830924533963412340734233437354155383238303835384538373843定性分析柱壳装药冲击起爆速度低于平面带壳装药的原因㊂破片撞击柱壳装药时,会在壳体和炸药界面处发生波系的反射和透射,在炸药中传入透射波㊂由于柱壳装药曲率半径小于平面带壳装药,传入的波系会因曲率的存在而发生汇聚㊂相同撞击条件下㊁炸药内同一位置处的压力值高于平面带壳装药,因此,起爆柱壳装药易于起爆平面带壳装药㊂根据式(6)㊁(10)~(11)将表4中临界起爆速度进行归一化处理,以获得柱壳装药临界起爆速度修正项,修正项的获取按文献[16]的方法进行拟合㊂当r=ɕ(平面带壳装药)时,令f(h/r)=1,此时比较入射角对临界起爆速度的影响,即δ=f(θ)㊂图5所示为f(θ)随入射角正弦s i nθ的变化关系,可以看出,其f(θ)随s i nθ的增大呈现指数增加㊂当入射角度大于55ʎ时破片将发生跳飞,临界起爆速度趋于无限大㊂进一步通过最小二乘法得出f(θ)随s i nθ的变化关系:f(θ)=-0.018+0.012e s i nθ0.2450<θ<55ʎ(13)图4柱壳和平面带壳装药内相同位置观测点压力时程曲线F i g.4H i s t o r i e s o f p r e s s u r e a t s a m e p o i n ti n c y l i n d r i c a l c h a r g e a n d p l a t e c h a r g e图5f(θ)随入射角度正弦值的变化曲线F i g.5R e l a t i o nb e t w e e n f(θ)a n d s i nθ5-203210第39卷王昕,等:破片撞击起爆柱面带壳装药的临界速度修正判据第1期图6~7分别为不同入射角θ时的f (h /r )和其平均值随壳体厚度与装药曲率半径比值(h /r )的变化关系㊂由图7可以看出f (h /r )随h /r 的增加而减小,但减小量在2%以内,说明曲率半径对柱壳装药的临界起爆速度有一定影响但影响不大㊂进一步得出f (h /r )随壳体厚度与装药曲率半径比值的变化关系,采用最小二乘法得到拟合公式为:f (h /r )=0.981+0.019e h-0.0516r 0ɤh /r <0.15(14) 综上,得到考虑破片入射角和壳体形状系数的临界起爆速度修正因子的δ的计算公式(9)㊁(13)~(14),将系数应用于式(5),则得到基于P i c a t i n n y 工程判据的临界起爆速度修正模型:v 0=K f e x p (5.37h /m 1/3)m 2/3(1+3.3h /m 1/3éëêêùûúú)1/2[1+-0.018+0.012e s i n θ0.()245(0.981+0.019e h -0.0516r )]0<θ<55ʎ, 0ɤh /r <0.15(15)图6f (h /r )随壳体厚度与曲率半径比值的变化关系F i g.6R e l a t i o nb e t w e e n f (h /r )a n d h /r 图7f (h /r )平均值随壳体厚度与曲率半径比值变化关系F i g .7R e l a t i o nb e t w e e na v e r a g e v a l u e o f f (θ)a n d s i n θ4 判据校验由于式(15)为特定破片质量条件下的装药临界起爆速度计算判据,为检验判据是否具有普适性,与文献已公布实验结果及部分计算数据进行对比㊂首先将判据修正值与文献[14]公布的实验数据进行对比,质量为4.65g 破片撞击起爆平面带壳装药的实验值在2231~2522m /s 之间,修正判据计算的起爆阈值为2347m /s ,修正判据计算值与实验数据吻合较好㊂进一步开展不同质量破片撞击不同壳体厚度柱壳装药的数值模拟计算㊂表5为各工况下的临界起爆速度计算值及判据计算值㊂可以看出,计算值与判据修正值误差在7%以内,可认定修正的修正判据普适性良好㊂该判据同样适用于其他材质破片对柱壳装药的冲击起爆阈值的计算㊂表5不同质量破片临界起爆速度数值模拟与修正判据对比T a b l e 5C o m p a r i s o no f c r i t i c a l i n i t i a t i o nv e l o c i t i e s b e t w e e n s i m u l a t i o na n d r e c t i f i e d c r i t e r i o nv a l u e 工况m /g h /mm r /mm θ/(㊃)v c r/(m ㊃s -1)数值模拟修正判据ε/%146500265725284.592467530292827306.76356400218122051.104564015223722540.765564030241423811.36645400221721821.607454030243823573.446-203210爆炸与冲击第39卷第1期第39卷王昕,等:破片撞击起爆柱面带壳装药的临界速度修正判据第1期5结论采用数值模拟的方法,获得了破片以不同入射角起爆不同曲率半径柱壳装药的临界速度㊂通过对数值模拟结果的分析,建立了基于柱壳装药冲击起爆的修正判据,结论如下:(1)入射角对柱壳装药冲击起爆影响较大,临界起爆速度随入射角的增大而非线性增加,装药曲率r=40mm条件下,θ=55ʎ时的起爆速度较θ=0ʎ时增加35.6%;装药曲率对柱壳装药的冲击起爆有一定影响,临界起爆速度随曲率半径增加基本呈现非线性增大,入射角θ=0ʎ条件下,r=ɕ时起爆速度较r= 40mm时提高3.2%㊂(2)通过引入包含入射角θ和柱壳装药形状函数h/r的修正因子,对P i c a t i n n y工程判据进行修正,建立了适用于起爆柱面带壳装药临界破片速度的修正判据,判据校验表明修正判据与实验值与数值计算值误差小于7%,能较好的预测柱壳装药的冲击起爆㊂参考文献:[1]陈海利,蒋建伟,门建兵.破片对带铝壳炸药的冲击起爆数值模拟研究[J].高压物理学报,2006,20(1):109-112.C H E N H a i l i,J I A N GJ i a n w e i,M E NJ i a n b i n g.N u m e r i c a l s i m u l a t i o no f f r a g m e n t i m p a c t i n g o nc h a r g ew i t ha l u m i-n u ms h e l l[J].C h i n e s e J o u r n a l o fH i g hP r e s s u r eP h y s i c s,2006,20(1):109-112.[2]李小笠,屈明,路中华,等.三种破片对带壳炸药冲击起爆能力的数值分析[J].弹道学报,2009,21(4):72-75.L IX i a o l i,Q U M i n g,L U Z h o n g h u a,e t a l.N u m e r i c a l a n a l y s i so f i m p a c t i n i t i a t i o na b i l i t y o f t h r e ek i n d so f f r a g-m e n t s o n s h e l l e x p l o s i v e[J].J o u r n a l o fB a l l i s t i c s,2009,21(4):72-75.[3]童宗保,王金相,彭楚才,等.预制破片对屏蔽炸药冲击引爆研究[J].科学技术与工程.2013,14(7):173-177.D O I:10.3969/j.i s s n.1671-1815.2014.07.038T O N GZ o n g b a o,WA N GJ i n x i a n g,P E N GC h u c a i,e t a l.S t u d y 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a t u r er a d i u so nt h ec r i t i c a ld e t o n a t i o nv e l o c i t y u s i n g t h e A U T O D Y N s o f t w a r e t h r o u g h s i m u l a t i n g t h e t u n g s t e n f r a g m e n t i m p a c t c y l i n d r i c a l s t e e l c a s i n g f i l l e dw i t hBe x pl o s i v e .B a s e d o n t h e f i t t i n g e x p r e s s i o n ,w e e s t a b l i s h e d t h e c r i t i c a l v e l o c i t y c a l c u l a t i o nm o d e l o f t h e e x p l o s i v e i n i t i a -t i o n c o n s i d e r i n g t h e i m p a c t a n g l e a n d t h e c h a r g e s h a pe f u n c t i o n .T h em o d e l c a l c u l a t i o nv a l u e s a r e i n g o o d a g r e e m e n tw i t ht h ee x p e r i m e n t a ld a t aa n dt h es i m u l a t i o nr e s u l t s ,t h e r e b y s u g g e s t i n g t h a t t h e m o d e l c a n p r o v i d e ab e t t e r p r e d i c t i o no f t h e i m p a c t i n i t i a t i o no f t h e c y l i n d r i c a l c o v e r e d c h a r ge .K e y w o r d s :c r i t i c a l v e l o c i t y ;i m p a c t i n i t i a t i o n ;c y l i n d r i c a l c o v e r e d c h a r g e ;c a l c u l a t i o nm o d e l (责任编辑王易难)8-203210爆炸与冲击第39卷第1期。

不同载荷下金属柱壳爆炸碎裂过程及特征研究

不同载荷下金属柱壳爆炸碎裂过程及特征研究摘要对柱壳结构在爆炸载荷作用下的变形、损伤以及破坏模式的研究主要来源于军事领域，壳体在爆炸载荷下的膨胀是一个涉及材料在强冲击载荷下失效、结构在高应变率加载时破坏的复杂过程，该问题在结构防护、武器设计中有重要意义，因此关于爆炸加载下柱壳的膨胀断裂问题一直是研究的重点。

金属柱壳在爆轰载荷作用下的破坏过程及断裂模式与多种因素相关，深入理解爆炸加载下柱壳膨胀断裂行为的物理机制，可以为军事及工业设计和制造提供依据。

论文基于塑性理论探讨了不同爆炸压力作用下柱壳膨胀过程应力状态的演化特征，分析了爆炸压力对拉伸断裂、剪切断裂的影响，进一步通过设计实验研究载荷脉宽及载荷峰值对柱壳碎裂特征的影响，同时结合对回收碎片的宏观及微观分析，讨论载荷特性对TA2钛合金柱壳破坏过程及特征的影响。

结果显示：（1）塑性理论分析结果表明：当爆轰压力较小时，由应力条件=a p 决定的零静水压界面越靠近内壁，拉伸断裂区越大；随爆炸压力增大，静水压应力区越大，表明更易在近内表面处发生材料热塑性失稳，形成剪切弱区，易形成由近内壁起始的绝热剪切破坏。

（2）当采用不同密度的炸药对TA2钛合金柱壳进行加载时，壳体均呈现为由内壁起始的剪切断裂模式。

当载荷峰值较低时，仅在裂纹前端存在绝热剪切带，并且碎片的尺寸较大；随载荷峰值提高，在壳体内表面存在大量网状分布的绝热剪切带，裂纹由内壁起始并沿绝热剪切带扩展；载荷峰值较高时，发现柱壳的碎裂呈现一种单旋剪切破坏形式，由内壁起始的绝热剪切带沿与断裂面平行的方向发展。

（3）不同填塞装药（实心药柱、空心药柱）下，TA2壳体碎片均呈现为剪切断裂模式，但其形成过程不同：实心药柱加载时，在柱壳内壁处形成45 °或135°交叉的网状绝热剪切带，裂纹从内表面起始沿剪切带向外扩展至外表面形成断裂；当空心药柱加载时，首先在壳体壁厚中部形成微损伤带，裂纹从微损伤带起始向内外表面扩展并导致碎裂。

双层球壳结构内爆炸荷载下的动力响应研究

双层球壳结构内爆炸荷载下的动力响应研究
杨春燕;王婧奇
【期刊名称】《福建建筑》
【年(卷),期】2014(000)008
【摘要】为考察双层球壳结构内爆炸荷载下的动力响应,用ANSYS/LS-DYNA软件进行数值分析研究,得到在不同炸药量(TNT当量)和不同屋面孔洞率情况下,双层球壳结构内爆炸荷载下的动力响应结果.对软件模拟结果分析,随着炸药量的增加,结构最大轴力和最大位移响应值都增加;屋面开孔越大,结构最大轴力和最大位移响应值都减小,有利于结构抗爆.
【总页数】3页(P43-45)
【作者】杨春燕;王婧奇
【作者单位】华侨大学厦门工学院福建厦门361021;华侨大学厦门工学院福建厦门361021
【正文语种】中文
【中图分类】TU312+.1
【相关文献】
1.任意荷载下黏弹性饱和土体中球壳的动力响应研究 [J], 韩同春;刘干斌
2.内爆炸载荷下双层钢管结构的动力响应 [J], 刘珍;李世强;李鑫;王志华;吴桂英
3.内爆炸载荷下双层钢管结构的动力响应 [J], 刘珍;李世强;李鑫;王志华;吴桂英
4.双层柱面网壳结构在地下隧道内爆炸冲击下的动力响应分析 [J], 田力;李灵聚
5.列车撞击荷载下盾构隧道双层衬砌管片结构的动力响应特性 [J], 晏启祥;李彬;张蒙;陈诚
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长杆体正撞击平面夹层装药引发爆轰的条件

第 25 卷第 3 期
弹箭与制导学报
・ 51・
长杆体正撞击平面夹层装药引发爆轰的条件*
李小笠 , 赵国志 , 李文彬 , 杜忠华 , 杨玉林
1 2 2 2 2
( 1. 中国工程物理研究院结构力学研究所 , 四川绵阳 621900; 2. 南京理工大学机械学院 , 南京 210094) [ 摘要 ] 在分析平头圆柱长杆体撞击平面夹层装药特点的基础上 , 对长杆体冲击起爆夹层装药的临界起爆速度进行推导 , 推导出与杆体速度、密度、直径、面板厚度、材料参数以及炸药敏感性等弹道综合因素有关的临界起爆条件。针对不同直径的平头圆柱侵彻体撞击不同厚度的面板进行试验研究 , 以期获得有关冲击起爆临界速度的试验值 , 进一步验证文中所建立的冲击起爆模型的正确性。 [ 关键词 ] 长杆体 ; 平面夹层装药 ; 冲击起爆 [ 中图分类号 ] TJ 410. 3+ 4 [ 文献标识码 ] A
式中 , v r 是杆体穿透盖板面板后的剩余速度。对
1 引言
平面夹层装药是组成爆炸式反应装甲的基本单元 , 因此对平面夹层装药冲击起爆的研究可以应用于爆炸式反应装甲。铜射流冲击引爆反应装甲的夹层炸药遵循以下准则: c ≤ v2 0d
3
上述表达式 , 均是针对 EFP , 其 c= 27000 m / s 。铜材料且是在较高的速度下成立的, 不适用于杆式侵彻体对反应装甲的起爆 , 因此 , 有必要建立一个长杆式侵彻体的冲击起爆关系式。
弹箭与制导学报
2005 年
( 3)
式中: c m 是相对质量, c m = m / d 3, ce 是相对厚度, ce = b / d 。联立以上各式 , 可计算出剩余速度 : v2 0 - k2 v = (1+ k2 = 4k

球弹丸超高速碰撞双层板防护结构撞击极限分析

球弹丸超高速碰撞双层板防护结构撞击极限分析丁莉;张伟;庞宝君;李灿安【摘要】防护结构的撞击极限是空间防护领域的重要研究内容.基于对理想弹塑性薄板的分析,得到了双层板结构的撞击极限方程.所得方程适用于球形弹丸超高速正撞击双层板结构的情况,分析时采用了Rayleigh-Ritz法及Tresca屈服准则.为验证方程的有效性,对实验进行了预报分析,并且与已有的经验方程的撞击极限曲线进行了对比.结果发现,方程预测结果的准确率为80%,且所得的撞击极限曲线与已有的经验方程曲线吻合得很好.【期刊名称】《高压物理学报》【年(卷),期】2007(021)003【总页数】5页(P311-315)【关键词】空间防护;解析方法;撞击极限方程;超高速碰撞【作者】丁莉;张伟;庞宝君;李灿安【作者单位】哈尔滨工业大学空间碎片高速撞击研究中心,黑龙江哈尔滨,150080;哈尔滨工业大学空间碎片高速撞击研究中心,黑龙江哈尔滨,150080;哈尔滨工业大学空间碎片高速撞击研究中心,黑龙江哈尔滨,150080;哈尔滨工业大学空间碎片高速撞击研究中心,黑龙江哈尔滨,150080【正文语种】中文【中图分类】O3471 引言空间碎片或微流星体的高速撞击对航天器的在轨安全运行构成了严重的威胁，尤其是在低地轨道上，对直径在1 mm至10 cm范围内的空间碎片威胁最大。

这是由于该尺寸范围内的空间碎片数目多，且难以被观测到。

这些碎片的速度范围在0～15 km/s[1]，微流星体的速度一般是10～70 km/s[2]。

我国航天事业，特别是载人航天事业的发展，对空间防护设计工程应用提出了迫切要求。

为了保障航天器的安全运行，在航天器舱壁外设置薄板结构作为防护屏，已被证实是一种有效的方案。

撞击极限方程是用于描述空间碎片或微流星体撞击防护结构(防护屏及舱壁)后极限破坏状态的方程，是防护研究领域中的重要内容。

撞击极限是指防护结构发生失效的临界状态，其定义形式可以是弹丸速度、弹丸尺寸和板厚度等。

双层介质隔板试验及被发炸药冲击起爆特性分析

双层介质隔板试验及被发炸药冲击起爆特性分析陈闯;郝永平;杨丽;王晓鸣;李文彬;李伟兵【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2017(038)010【摘要】为研究双层介质隔板下被发炸药的冲击起爆特性,建立了考虑侧向稀疏波影响的被发炸药冲击波能量计算模型,并开展锰铜压阻传感器测压试验.获得了由有机玻璃与LY-12铝合金组合的双层介质隔板排序(两种不同波阻抗顺序)、总厚度h(30 ～60 mm)与厚度分配(有机玻璃厚度比例10％～90％)对透射到被发炸药中冲击波各参量的影响规律,试验验证了被发炸药透射冲击波压力及其冲击起爆情况.研究结果表明:选取波阻抗递增的排序时透射冲击波能量较低,对炸药的安全性更有利;随着总厚度的增加,透射冲击波能量逐渐降低,且下降幅度逐渐减小;透射冲击波能量随厚度分配的变化规律与总厚度有关,随着有机玻璃厚度比例的增加,透射冲击波能量呈不断递增(h =30 mm)、先递增再递减(h为40 ～ 60 mm)的趋势.【总页数】8页(P1957-1964)【作者】陈闯;郝永平;杨丽;王晓鸣;李文彬;李伟兵【作者单位】沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳110159;南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室,江苏南京210094;南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室,江苏南京210094;南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】O383+.3【相关文献】1.小隔板试验冲击起爆和熄灭流场的实验与Lagrange分析 [J], 蒋国平;浣石2.注装B炸药冲击起爆特性试验 [J], 王树山;隋树元3.聚能射流冲击起爆屏蔽压装PBX炸药的试验研究 [J], 宋乙丹;陈科全;路中华;陈翔;陈红霞;李兴隆4.背板材料及炸药厚度对破片冲击起爆8701炸药装药的影响 [J], 李一鸣;杨晓红;姚文进;郑宇;刘峻豪5.黑索今炸药单晶冲击起爆试验 [J], 李志鹏;龙新平;李洪珍;韩勇;李明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

射弹倾斜撞击带盖板炸药引发爆轰的条件

射弹倾斜撞击带盖板炸药引发爆轰的条件
方青;张寿齐
【期刊名称】《爆炸与冲击》
【年(卷),期】1997(017)002
【摘要】用二级轻气炮发射圆柱形，球形钢射弹以不同的角度撞击带不同厚度钢盖板的ＴＮＴ／ＲＤＸ炸药，得到了不同条件下引发炸药爆轰的阈值射弹速度。

可以用ｖｄ＾１／２＝（１｜ｋ）「Ａ＋Ｂｈ（ｄｃｏｓθ）」描述临界引爆条件。

对于带钢盖板的ＴＮＴ／ＲＤＸ炸药，Ａ＝３．３３，Ｂ＝５．３４；圆柱形一头射弹撞击，ｋ≈θ／７５°，球形射弹撞击，ｋ≈０．４＋０．２１（１／ｃｏｓθ－１）。

由此，本研究将Ｊａｏｂｓ引爆判据推广到斜
【总页数】6页(P153-158)
【作者】方青;张寿齐
【作者单位】西南流体物理研究所;中国工程物理研究院
【正文语种】中文
【中图分类】O381
【相关文献】
1.爆轰合成用的乳化炸药制备工艺与爆轰特性 [J], 王小红;李晓杰;闫鸿浩;易彩虹;罗宁
2.一类爆轰合成用乳化炸药的爆轰反应特征 [J], 王小红;李晓杰;闫鸿浩;易彩虹;罗宁
3.常温和75℃条件下PBX-2炸药射弹撞击响应特性 [J], 代晓淦;于劭钧;黄风雷;文
玉史;郑雪;姚奎光
4.钨射弹引爆带盖板炸药阈值工程计算方法 [J], 傅华;谭多望;李涛;李金河
5.长杆体正撞击平面夹层装药引发爆轰的条件 [J], 李小笠;赵国志;李文彬;杜忠华;杨玉林
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半球壳状EFP撞击起爆带壳H6炸药数值模拟和试验

半球壳状EFP撞击起爆带壳H6炸药数值模拟和试验李鸿宾;金朋刚;郑雄伟;徐洪涛【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2018(35)4【摘要】为了解半球壳状EFP对带壳H6炸药起爆特性,根据X光拍摄的EFP轮廓构建了等效数值计算模型,基于炸药冲击起爆理论,利用 Lee-Trarver点火增长模型和 Steinberg-Guinan强度模型模拟了半球壳状EFP撞击起爆带壳H6炸药的过程,发现弹丸穿透壳体的过程中其侧向向内收缩成水滴状,弹丸速度迅速降低,着靶面积减小.利用升-降法计算了正碰撞条件下带壳H6炸药撞击起爆临界速度和着靶面积.结果表明:质量为9. 0 g的半球壳状EFP撞击起爆带壳H6炸药的临界速度范围为2200～2300 m／s,2300 m／s撞击速度条件下,着靶面积为570 mm2,计算和试验结果基本一致.【总页数】7页(P20-25,115)【作者】李鸿宾;金朋刚;郑雄伟;徐洪涛【作者单位】西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065【正文语种】中文【中图分类】TJ55;O382.1【相关文献】1.LEFP对带壳装药冲击起爆过程的数值模拟与试验 [J], 李兵;陈曦;杜忠华;王琪;徐立志2.带壳B炸药在钨珠撞击下冲击起爆的数值模拟 [J], 贾宪振;杨建;陈松;任松涛;金朋刚;徐洪涛;严家佳3.EFP冲击引爆带壳炸药数值模拟研究 [J], 张先锋;陈惠武;赵有守4.垫层对破片冲击起爆带壳炸药影响的数值模拟 [J], 张涛;刘雨生;高志鹏;杨佳;刘艺;谷岩5.不同炸高下的EFP对盖板炸药的撞击起爆研究 [J], 林建清;郑宇;郝云峰;李文彬;王晓鸣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

冲击波和破片复合作用下炸药起爆数值模拟

冲击波和破片复合作用下炸药起爆数值模拟
孙宝平;段卓平;张震宇;刘彦;黄风雷
【期刊名称】《爆炸与冲击》
【年(卷),期】2013(0)S1
【摘要】为研究炸药在冲击和破片复合作用下的起爆反应特性,采用三项点火-增长反应速率模型和欧拉算法模拟炸药起爆反应,得到破片撞击未损伤炸药起爆临界速度在497~500m/s之间,与实验吻合较好;通过改变三项点火-增长反应速率模型中的表面燃烧项系数G1模拟损伤炸药起爆反应。

研究结果表明,三项点火-增长反应速率模型中的表面燃烧项系数G1能反映冲击损伤炸药颗粒尺寸变化对炸药起爆感度的影响。

【总页数】7页(P40-46)
【关键词】爆炸力学;起爆;破片撞击;损伤装药;冲击载荷
【作者】孙宝平;段卓平;张震宇;刘彦;黄风雷
【作者单位】北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室;国防科学技术大学理学院技术物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TQ560.1
【相关文献】
1.多层盖板炸药在钨破片撞击下起爆数值模拟研究 [J], 赵海军;卢永刚;梁斌
2.破片冲击起爆带间隙薄盖板炸药数值模拟研究 [J], 赵海军;卢永刚;冯小伟;梁斌
3.垫层对破片冲击起爆带壳炸药影响的数值模拟 [J], 张涛;刘雨生;高志鹏;杨佳;刘艺;谷岩
4.钨合金破片对屏蔽B炸药撞击起爆数值模拟 [J], 仝远;李德贵;聂源;金桂玉;迟德建
5.钨合金破片对屏蔽B炸药撞击起爆数值模拟 [J], 仝远;李德贵;聂源;金桂玉;迟德建
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破片撞击起爆屏蔽B炸药的数值模拟和实验

破片撞击起爆屏蔽B炸药的数值模拟和实验
梁争峰;袁宝慧
【期刊名称】《火炸药学报》
【年(卷),期】2006(029)001
【摘要】用工程理论计算、数值模拟和实验验证方法研究了小破片和杆破片撞击起爆屏蔽(屏蔽板为6mm厚钢板)B炸药的速度阈值.结果表明,对于小破片,3种方法计算出的屏蔽B炸药撞击起爆速度阈值基本接近;而对于杆破片,计算出的撞击起爆速度阈值偏小,数值模拟和实验得出的速度阈值基本接近.这说明所引用的屏蔽B 炸药破片撞击起爆速度阈值工程理论计算公式只适用于小质量规则破片,而由于计算公式中缺少体现打击面积的参数,因而并不适于计算杆破片的屏蔽B炸药撞击起爆速度阈值.由实验方法得出,用4.65g小破片撞击起爆6mm钢板屏蔽B炸药的速度阈值约为2 522m/s,用质量为8.78g、直径为5mm的杆破片撞击起爆6mm钢板屏蔽B炸药的速度阈值约为2161m/s.
【总页数】5页(P5-9)
【作者】梁争峰;袁宝慧
【作者单位】西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55;TD235.1+1
【相关文献】
1.破片对屏蔽炸药冲击起爆的数值模拟和分析 [J], 陈卫东;张忠;刘家良
2.多层盖板炸药在钨破片撞击下起爆数值模拟研究 [J], 赵海军;卢永刚;梁斌
3.破片对屏蔽炸药的撞击起爆研究 [J], 董小瑞;隋树元
4.钨合金破片对屏蔽B炸药撞击起爆数值模拟 [J], 仝远;李德贵;聂源;金桂玉;迟德建
5.钨合金破片对屏蔽B炸药撞击起爆数值模拟 [J], 仝远;李德贵;聂源;金桂玉;迟德建
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模拟跌落撞击下PBX-2炸药的响应

模拟跌落撞击下PBX-2炸药的响应代晓淦;申春迎;文玉史【期刊名称】《含能材料》【年(卷),期】2011(019)002【摘要】为了研究带壳体约束条件下炸药的跌落安全性,设计了模拟跌落试验装置.对φ98 mm ×39 mm PBX-2炸药进行了跌落试验,采用polyvinylidene fluoride(PVDF)计测试了样品中的压力变化过程,采用PCB加速度计获得了装置中不同位置的加速度变化过程,通过高速录像照片分析了点火反应过程,通过冲击波超压传感器测量了炸药的反应超压,获得了不同速度跌落下炸药的响应过程.结果表明,模拟跌落试验中PBX-2炸药的反应相对释放能约为35%,明显高于Spigot跌落试验;建立的模拟跌落试验方法,为评估炸药在异常环境下的安全性能提供了一条新的技术途径.【总页数】4页(P209-212)【作者】代晓淦;申春迎;文玉史【作者单位】中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳,621900;中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳,621900;中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳,621900【正文语种】中文【中图分类】TJ55;O389【相关文献】1.常温和75℃条件下PBX-2炸药射弹撞击响应特性 [J], 代晓淦;于劭钧;黄风雷;文玉史;郑雪;姚奎光2.不同升温速率热作用下PBX-2炸药的响应规律 [J], 代晓淦;黄毅民;吕子剑;申春迎3.加热前后PBX-2炸药的撞击响应 [J], 吴博;代晓淦;文玉史;申春迎4.模拟破片撞击下PBX-2炸药的响应规律 [J], 代晓淦;文玉史;申春迎5.典型水中战斗部炸药装药跌落撞击响应特性 [J], 王新颖;王树山;王绍慧;万力伦;朱英中;许杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

内部爆炸载荷下柱壳结构破裂问题的研究

内部爆炸载荷下柱壳结构破裂问题的研究本文以燃料空气炸药(FAE)装置为研究对象，对金属柱壳结构在内爆炸载荷下动态破裂的过程进行了研究。

文中重点是进行有限元数值仿真，与数值仿真相配合，从理论上近似地给出了薄壁柱壳结构高应变率膨胀的破裂条件，在爆炸洞里对爆炸壳体断裂参数进行了测量，并对壳体破片断口进行了显微观测和分析。

在理论指导与实验验证下，使数值计算结果反映了爆炸壳体从最初膨胀直至完全破碎这一过程的变化规律。

主要工作包括以下几个方面： 1)．在基于损伤的金属柱壳断裂判据中，改进了原有的积分路径及方法，从理论上推导出一个判断薄壁金属柱壳结构达到破裂状态的判据；得出临界断裂参数与模型材料参数之间的关系。

同时为便于积分，在经典的高应变率材料动态本构关系中，使应变强化项与应变率项相互解耦，并引入自然应变形式。

2)．建立了FAE装置的有限元模型，对内部爆炸载荷下柱壳结构的膨胀破裂过程进行了数值仿真，利用节点固连失效法实现了破片的离散模拟技术，得出了壳体结构的主要断裂参数。

其中两项技术有效地提高了数值仿真结果精度，为最终的弹体结构参数优化设计打下良好的基础。

一是用曲线拟合法得出了一个普适性的刻槽影响函数，解决了以前破片模拟中不能考虑刻槽影响的问题。

二是突破了传统的壳体网格划分只能沿刻槽的限制，使网格可以细化，并通过不同网格尺寸的模型计算与比较，显示了网格划分对结果的影响程度；此外，使用自行编制的动力学程序，对运动FAE装置云雾场分布规律做了简化的数值模拟，为工程部门提供了在新的发射条件下改进弹体结构设计的初步依据。

3)．实验测量方面，设计了一批FAE缩比模型试件，采用新的动态电测实验方法，在爆炸洞里对爆炸壳体实施了动态大应变历史和临界断裂参数的测量。

实验结果验证了破裂准则所依据的理论模型的合理性，及支持了数值模拟得到的结果。

另外，对靶场实验中回收的破片断口进行了电镜扫描(SEM)观测实验，反映了金属材料断裂的细观特征，揭示了高应变率材料韧、脆断裂模式及其相互转变的物理机制。

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由于冲击起爆的复杂性，利用数值分析的方法研究炸药在异常环境下的冲击起爆性能与安全性是一种非常有效的技术方法。
在有限元计算中，由于冲击波、爆轰波的波阵面在炸药中传播时是由一定数量的单元进行平滑的，因此，其压力曲线不是陡峭的，而是逐渐拉宽降低的。要保持较好的波形及峰值压力，其单元的形状及尺寸一定要控制在满足一定精度的范围内。为了避免有限元计算在一定范围内因单元尺寸的控制而使计算规模大增，甚至超越了程序的计算能力，使计算分析不能进行，最好的技术措施就是采用自动网格加密。在波阵面附近按照计算的要求自动加密网格，可以保持良好的冲击波波形与峰值压力。
钢弹以 500m/s 以上的速度撞击靶板时，钢材的材料动态力学性能均采用流体弹塑性模式描述。其状态方程，
P = c0 + c1μ + c2μ 2 + c3μ 3 + (c4 + c5μ + c6μ 2 )E
(3)
式中：
μ＝ρ/ρ0-1,ρ 与 ρ0 分别表示当前密度和初始密度； c0、c1、c2、c3、c4、c5、c6—均为常数。在本文中，钢材 c1＝164.2GPa，c2=230.7GPa，c3=223.0GPa，c4=1.67，其余常数均取为零值[4]。钢材的常规力学性能参数：密度 ρ=7850.00kg/m3，弹性模量 E=210.0GPa 和泊松比 ν=0.29。
工程物理研究院流体物理研究所, 1993
Explosion analysis of explosive cylinder with two protecting gapped-plates by steel ball impaction
CHEN Zhong-fu, LIANG Bin, CHEN Gang, XU Wei-fang (Institute of System Engineering, CAEP, Mianyang 621900)
5 计算结果
5.1 钢球以 v=450m/s 速度撞击过程的结果
图 3 在 t=0.0 时的撞击图像 280
图 4 在 t=0.059ms 时的撞击图像
图 5 炸药柱中压力（GPa）随时间（ms）变化的曲线
图 6 在 t=0.088ms 时的撞击图像
图 7 炸药柱中压力（GPa）随时间（ms）变化的曲线及在 t=0.110ms 时的撞击图像
4 界面耦合及边界处理
钢球高速撞击屏蔽板时，在钢球与屏蔽板接触的范围内，其材料受高速撞击后呈现出流动的性态。因此在有限元计算模型中，一个重要的问题就是要处理好流体与固体之间的相互作用。ALE 网格既保持了 Euler 网格的特点又保持了 Lagrange 网格的特点。ALE 算法先执行一个或几个 Lagrange 时步计算，此时单元网格随材料流动而产生变形，然后执行 ALE 时步计算：首先保持变形后的物体边界条件，对内部单元进行重新划分网格，网格的拓扑关系不变；然后将变形中的单元变量（密度、能量、应力张量等）和节点速度矢量输运到重分后的新网格中。用该方法可以将流体网格与固体网格方便地耦合，以处理结构在各种复杂载荷条件下的相互作用问题。在较低的撞击速度下，钢球与屏蔽板的材料以弹塑性形式进行着动力学响应，因此在有限元计算模型中，以动力学接触方式处理钢球与屏蔽板的接触。通过对上述界面处理，合理地模拟了钢球与屏蔽板之间的相互作用。由于钢球与屏蔽板之间的接触界面只是局部区域，在屏蔽板的边界上按照简支边界处理。炸药爆轰产物与屏蔽板之间的相互作用采用流固耦合模式处理。
从图 8 可以看出，钢球在撞击过程中，从初始速度 450m/s 降到零后，然后在炸药柱爆轰压力的作用下，反向以大约 180m/s～260m/s 的速度运动。随着爆炸过程的进展，钢球速度随后降到约为 170m/s，并在计算的时间内以该速度运动。
从计算分析确定出钢球撞击双层带间隙屏蔽板炸药柱的临界起爆速度约为 400m/s。从图 9 可以看出，在该速度撞击下，炸药柱中的压力最大值约为 0.02GPa,并在炸药柱中呈振荡的形式分布。炸药柱没有引起爆炸（高能炸药的起爆阈值一般在 2GPa～3GPa）。从图 10 可以看出，钢球撞击双层带间隙屏蔽板后，钢球受屏蔽板的作用而回跳。从图 11 可以看出，在撞击过程中，钢球从初始速度 400m/s 降到零后，以大约 20m/s 的速度回跳。
278
钢球撞击双层带间隙屏蔽板炸药柱的有限元模型如图 2 所示。
钢球
a
R
a
H
h
δ
图 2 钢球半径 r＝6.25mm、带间隙 δ=2.5mm 的双层屏蔽板及炸药柱的有限元网格
依据炸药起爆的物理机制与有限元计算技术的要求，对炸药与屏蔽板中心部位单元采用合理的形状及尺寸，以保证获得合理的爆炸峰值压力。
Abstract: The explosion process a steel ball impacting explosive cylinder with two protection gapped-plates was simulated by using LS-DYNA3D.In this paper, coupled solid-fluid analysis and dynamic contact mode were employed. The critical speed of ball, at which the explosive was initiated, was obtained. The peaked pressure of products after explosive detonation was calculated. It is proven, the safety of parts or device, which are made of explosive, could been sufficed, if proper provision was applied. Keywords: explosive; dynamic contact; coupled solid-fluid analysis; protection plate
281
图 10 钢球分别在 t=0.27ms 和 t=0.41 时的回跳图像
图 11 钢球在撞击过程中的速度（mm/ms）随时间（ms）变化的曲线
6 计算结果分析
从图 4 和图 6 可以看出，钢球以一定速度撞击上第一块屏蔽板后，产生大变形的部位穿过间隙撞击到第二块屏蔽板上。在第二块屏蔽板和炸药柱中产生并传播冲击压缩波。从图 6 和图 7 可以看出当炸药起爆条件被满着时，炸药柱中的冲击波逐渐演变成持续的爆轰波。从图 5 和图 7 知道，起爆过程中，炸药爆炸的峰值压力约为 17.7GPa。
3 材料状态方程及本构关系
炸药爆轰过程是一个十分复杂的化学物理过程。爆轰产物的等熵膨胀过程用 JWL 状态方程进行描述[1]。其压力 P 为，
P = A(1 − ω )e−R1V + B(1 − ω )e−R2V + ωE
(1)
R1V
R2V
V
炸药 JOB-9003 的参数 A=842.00GPa，B=21.81GPa，R1=4.60，R2=1.35，ω=0.28[2]。炸药的初始密度 ρ0=1849.00kg/m3，比内能 q0 =10.20GJ/m3，爆轰波的传播速度 D=8712.00m/s，CJ 界面处的压力 PCJ=35.20GPa[3]。
图 8 钢球在撞击过程中的速度（mm/ms）随时间（ms）变化的曲线
5.2 钢球撞击双层带间隙屏蔽板炸药柱的临界速度经计算分析获得，钢球撞击双层带间隙屏蔽板炸药柱的临界起爆速度约为 400m/s。其结果如图
9～图 11。
图 9 炸药柱中压力（GPa）随时间（ms）变化的曲线及在 t=0.120ms 时的撞击图像
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参考文献：
[1] LS-DYNA3D KEYWORD USER, S MANUAL, Livermore Software Technology Corporation March 2001 [2] 章冠人，陈大年编著. 凝聚炸药起爆动力学. 国防工业出版社, 1991 [3] 董海山，周芬芬编. 高能炸药相关物性能. 科学出版社, 1989 [4] MSC/DYTRAN USER, S MANUAL VERSION 2.3, The MacNeal-Schwendler Corporation April 1995. [5] 孙承伟，卫玉章，周之奎著. 应用爆轰物理. 国防工业出版社, 2000. [6] 赵峰，迟家春，邓文荣. JOB－9003 炸药的冲击引爆和反应速率研究. 爆轰研究论文集（第 1 卷）491－496. 中国
炸药 JOB-9003 的起爆速率方程取为[5]，
dλ dt
=
I (1− λ)b ( ρ ρ0
−1− a)x
+ G1(1− λ)c λ d P y
+ G2 (1− λ)e λ g Pz
(5)
式中： λ—反应度； a 是临界压缩度，用来限定点火界限，当压缩度小于 a 时炸药不点火，因而也不会发生爆炸。大多数情况下，燃烧项压力指数 y=1.0,点火和燃烧项的燃耗指数 b＝c＝2/3，表示向内的球形颗粒燃烧。 I 和 x 控制着点火热点的数量，点火项是冲击波强度和压力持续时间的函数。G1 和 d 控制着点火后热点早期的反应生长，G2 和 z 控制着高压下的反应速率。炸药参数取自《爆轰研究论文集》[6]中 JOB-9003 炸药反应速率关系的数据。
钢球撞击双层带间隙保护板炸药柱的爆炸分析
陈忠富，梁斌，陈刚，徐伟芳
（中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳）
摘要：采用 LS-DYNA3D 动力有限元程序对钢球撞击双层带间隙保护板炸药柱的爆炸过程进行了数值模拟分析。分析中采用了流固耦合与动力学接触模式，获得了钢球撞击的临界起爆速度，爆炸产生的峰值压力。研究表明，采取适当的保护措施，炸药制成的部件或装置的安全性能够得到保证。关键词：炸药动力学接触流固耦合分析保护板