2。1  仿真软件介绍

LS-DYNA是世界上著名的显示动力分析有限元程序，可以精确可靠地处理各种高度非线性问题，如碰撞分析、爆炸分析、冲压成型分析、常规武器设计、跌落分析、热分析和流固耦合分析等。该软件字90年代引入国内以来，在汽车、国防军工、电子、石油、航空航天、制造和建筑等行业得到越来越广泛的应用。

LS-DYNA 作为世界上最著名的显示动力分析程序，能过模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。LS-DYNA 程序时功能齐全的几何非线性（大位移、大转动、大应变）、材料非线性和接触非线性程序，以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显示求解为主，兼有隐式求功能；以结构分析为主，兼有热分析、流体-结构耦合功能；以非线性分析为主，兼有静力分析功能，是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。

聚能射流的成形伴随着大位移和大应变的产生，一般的有限元程序及算法根本无法克服这个难题，而LS-DYNA 中的ALE和Euler算法却能良好的解决这个难点，所以本文采用的是LS-DYNA进行有限元数值仿真。

2。2  物理模型

为了使研究的射流具有普适性，聚能装药采用文献[10]中的无壳体基准成型装药（模型见图2。1），炸高为80mm，采用8#电雷管基准成型装药。该装药直径为56mm，药型罩采用锥角为60°的锥形药形罩，其材料为紫铜，壁厚为0。8mm，装药类型为JH-2炸药，炸药量为203g，起爆方式为中心起爆。饱含液体水密闭结构由LC4铝合金的等壁厚密闭容器和液体水组成，密闭容器壳体(模型见图2。2、2。3、2。4)的最大内径为d，内腔高度为h，壁厚为t,LC4铝合金的力学性能见表2。1,                                     

表2。1  LC铝合金的力学性能

密度ρ（g/cm3） 抗拉强度（MPa） 屈服强度（MPa） 延伸率（%）

2。77 530 430 6

图2。1  Φ56mm无壳基准成型装药

图2。2  圆柱形内腔壳体                 图2。3  六棱柱形内腔壳体

图2。4  长方体形内腔壳体

炸药爆炸、射流形成及侵彻目标等聚能装药作用过程是多物质相互作用的大变形运动，采用 Van Leer和ALE 算法进行模拟。该算法为二阶精度的对流算法，可较精确计算炸药爆炸过程中的动量及能量转化[11]。

针对上述物理模型建立相应的数值计算模型。射流侵彻饱含液体水密闭结构的有限元模型如图所示，该模型由炸药、药型罩、空气域、密闭容器壳以及腔内液体水五部分组成，其中，炸药、药型罩、空气和液体水四种材料采用三维欧拉网格建模，密闭容器壳则采用三维拉格朗日网格建模。利用有限元程序LS-DYNA建模计算，模型见图2。4。所有仿真炸高都统一为80mm，弹靶关系见图2。5。

图2。4  有限元模型

图2。5  弹靶关系图

由于所有仿真模型都为轴对称结构，所以建模是采用二分之一轴对称模型建模以减少计算时间，提高计算效率。空气边界为非反射边界，故在对称面上添加滑移约束。

炸药装药采用JH-2炸药，材料模型采用高能炸药爆轰模型和JWL状态方程[12]。药型罩、 密闭容器壳分别为紫铜、 LC4铝合金，材料模型都采用Johnson-Cook模型和Gruneisen状态方程[13-14]。 液体水的材料模型采用Null模型和Gruneisen状态方程。 JH-2炸药和水的参数见表2。2。