AUTODYN带壳装药破片冲击响应研究(3)
时间:2018-07-18 11:38 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
4.炸药的燃烧 外壳被击穿后炸药发生点燃，炸药装药通常全部或部分燃尽。外壳没有被破坏，不存在爆裂效应。 5.没有显著的化学反应 关于破片引发带壳装药的爆轰，人们认为主要存在冲击和宏观剪切两种引爆机制。当破片撞击带薄挡板的炸药时，通常认为爆轰是由冲击引爆机制控制；当破片撞击带厚挡板的炸药时，情况较为复杂。破片撞击挡板后，在挡板中入射一定强度和一定平面范围内的冲击波，冲击波在挡板内传播并不断衰减，最终传入炸药内。冲击起爆过程有以下两种情况：一是当冲击速度较大，挡板的厚度小于侵彻引爆的临界厚度时，主要靠撞击产生的冲击波引爆炸药；二是挡板厚度大于侵彻引爆的临界厚度时，破片所产生的冲击波不足以直接引爆炸药，但随着破片侵彻的继续进行，直到破片穿透挡板产生充塞或者崩落，剩余的破片以及挡板崩落的动能也能引爆炸药。 综上所述，从带壳炸药冲击起爆微观机制上来看，带壳炸药的起爆过程主要可以分为以下三种情况：第一是破片撞击挡板产生的冲击波使得在炸药内形成热点而导致炸药爆轰；第二是高速侵彻过程中挡板形成宏观剪切机制会导致炸药局部升温从而形成爆轰；第三是余下的侵彻体直接引爆炸药。当然，不管是冲击波引爆还是机械引爆，其本质都是热点引爆[6]。 本文以弹药不敏感性技术的研发为背景，分析并总结不同因素对破片引爆带壳装药临界速度的影响，利用经验公式对仿真结果进行验证并拟合得到了不同材料对应的经验参数。 1.2 带壳装药破片冲击响应研究的国内外研究现状 1.3 本文研究的主要内容 目前对破片冲击带壳装药的主流实验方法是利用LS-DYNA或者AUTODYN等模拟仿真软件对撞击过程进行模拟并与实验结果对比。但是前人的研究告诉我们，倘若数值仿真模型建立得恰当，得到的结果与实际结果误差较小。考虑到成本及精度要求，本文用AUTODYN软件对破片撞击带壳装药的过程进行仿真。 首先，本文对撞击过程进行了合理的简化，建立了破片撞击带壳装药的简化模型，在AUTODYN中对该简化模型进行了再现，用已有实验结果验证了仿真结果的正确性。为了探究破片材料及挡板材料、挡板厚度、破片头部形状和破片长径比等因素对破片撞击带壳装药的临界起爆速度的影响，建立了不同的破片及挡板模型，利用“升-降法”得到临界起爆速度，并根据仿真结果与前人研究成果归纳了破片冲击带壳装药起爆规律和机理，得到不同因素对临界起爆速度的影响规律。 随后，比较了仿真结果与Jacobs经验公式结果并计算了其相对误差。随后利用仿真结果拟合出了不同材料的经验常数，比较了经验常数计算结果与前人的实验结果。最后，利用简化模型计算不同条件时炸药中的初始冲击波压力p和冲击波脉冲持续时间τ，并利用临界起爆判据验证了计算结果。 2 破片冲击带壳装药理论基础 2.1 非均质炸药冲击起爆机理及判据 2.1.1 热点理论 涉及炸药的冲击起爆问题，可以把炸药分成均质炸药和非均质炸药两类。均质炸药是指具有均匀物理结构与力学性能的炸药，如不含气泡和杂质的液态炸药，单晶体（无密度间断）的固体炸药。实际中通常把那些物理性能比较均匀的炸药近似为均质炸药。而非均质炸药是指物理性质不均匀的炸药，如含有多种成分的混合炸药，以及炸药中含有气泡、空隙、裂纹和密度不均匀等，均属于非均质炸药。一般实际应用的炸药装药都是非均质炸药。均质炸药与非均质炸药在冲击波作用下的机理有很大不同 [2][3]。 (责任编辑：qin) |