三种破片对带壳炸药冲击起爆能力的数值分析

基于球形、平头圆柱和立方块破片撞击带钢壳炸药的模型,采用数值模拟方法,研究了带壳炸药受破片冲击起爆的基本规律,给出了带壳炸药冲击起爆的阈值速度.结果表明,除了破片几何尺寸和质量外,破片着靶姿态对冲击起爆阈值速度也有明显影响,尤其是立方块破片.     

六棱柱破片冲击起爆带壳B炸药速度阈值研究

文中根据六棱钨柱破片冲击起爆带壳B炸药实验,利用Autodyn-3D软件进行仿真.B炸药应用点火增长Lee-Tarver模型,得出炸药压力云图以及B炸药内部观测点压力变化曲线,仿真数据与实验结果吻合.在此基础上计算出六棱柱最大迎风面积及其冲击起爆阈值速度,得出双六棱柱破片不同间距与阈值速度的关系和单破片冲击不同盖板厚度阈值速度曲线.研究结果对反导战斗部破片杀伤元素的设计具有指导意义.     

射流冲击盖板覆盖下有限厚炸药的仿真和试验研究

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Φ40 mm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43 mm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43 mm的TNT临界起爆阈值为37 mm3·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。     

破片冲击起爆屏蔽装药的临界判据

为研究破片对带盖板屏蔽装药的冲击起爆问题,通过理论计算得到等效破片的直径与速度,结合Held 判 据得到破片冲击起爆屏蔽装药临界判据。用已有的实验数据验证了判据的正确性,并利用AUTODYN 软件进行仿真 比较,得到不同材料破片的临界起爆速度。仿真结果表明：通过该临界判据计算出的屏蔽炸药临界起爆速度和数值 模拟所得结果误差均小于2%,计算结果与实验数据计算结果基本一致。     

双钨球破片同时冲击柱壳装药起爆响应规律

针对双钨球破片冲击起爆柱壳装药问题,采用LS-DYNA数值模拟软件和Lee-Tarver点火与增长模型,建立双钨球破片冲击起爆柱壳装药数值计算模型,分析炸药不同点火与增长模型参数对破片冲击起爆装药计算结果的影响.研究双破片同时撞击产生的冲击波相互作用过程及其对破片临界起爆速度的影响机制,获得不同破片间距下的临界起爆速度.结果表明:同种炸药、不同Lee-Tarver模型参数计算得到的临界破片速度相差较大,模型参数的选取严重影响计算结果的准确性;与单破片相比,双破片同时冲击装药产生的冲击波叠加效应使破片临界起爆速度更低,装药更容易被起爆,这是叠加冲击波压力峰值及其持续时间共同作用的结果.     

含能破片冲击起爆临界条件研究

对不同外壳材料的含能破片冲击起爆的阈值速度进行了理论计算,运用LS-DYNA数值模拟获取了不同壳体材料、长径比、头部厚度与直径比的起爆临界条件,建立了包含破片直径、头部形状、靶体材料以及壳体材料的经验表达式,结合实验重点分析了不同结构及材料的含能破片冲击起爆趋势.结果表明,利用该式能较准确地计算含能破片冲击起爆的临界条件,破片的长径比、壳体材料将影响冲击起爆阈值速度,在设计含能破片时要尽量增大长径比以及选择高密度、高性能材料.     

破片对薄盖板装药的冲击起爆研究

研究破片对薄盖板装药的冲击起爆问题.针对压装JH-2装药和五种质量圆柱形破片,进行1200～1300m/s速度范围内的冲击起爆试验.在破片冲击裸装药Held临界起爆判据的基础上,推导出破片冲击薄盖板装药临界起爆速度的工程计算模型,模型计算结果与试验结果相吻合.获得了具有工程应用价值的试验数据和推广应用价值计算模型,并分析了盖板所起的作用.     

破片对模拟聚能战斗部装药冲击起爆研究

研究了破片对模拟聚能战斗部装药的冲击起爆问题.针对破片对聚能战斗部作用的工程问题进行等效模型简化,设计了模拟战斗部靶标及破片撞击试验方案,进行了1000～1500m/s速度范围内的冲击起爆试验,获得了装药被引发反应特性.与数值模拟进行对比,给出了破片对模拟聚能战斗部装药撞击起爆速度阈值.研究结果对反聚能装药战斗部破片杀伤元素设计具有指导意义.     

破片对带壳装药冲击起爆的数值仿真

针对弹药可能会受到多发破片的撞击作用影响,对单个和多个破片撞击带壳装药的侵彻效果进行仿真。 运用Autodyn-3D 软件建立有限元模型,模拟不同形状的单破片及双破片撞击带壳装药、冲击起爆夹层炸药的过程, 计算其撞击带壳装药的阈值速度,并分析两破片不同间距对冲击带壳装药响应程度的影响,得出不同情况下冲击起 爆带壳装药的阈值速度和变化规律。结果表明：直径、阈值速度和双破片的间距对带壳装药的冲击起爆有一定的影 响,随着间距的增大,压力峰值减小,衰减变快。     

预制破片对战斗部冲击起爆数值模拟

分析了高速条件下预制破片冲击起爆巡航导弹战斗部的作用杌理,采用 Lee-TaEver 点火增长模型和AUTO-DYN程序对高速预制破片冲击起爆战斗部进行了数值模拟,着重分析了破片材料、直径、形状和被起爆战斗部装药及壳体对冲击起爆的影响.结果表明,对于相同质量的破片,大密度和不规则的破片更容易冲击起爆战斗部;通过采用重金属材料,增大破片直径,采用柱形或其它不规则破片,可以提高破片速度来提高破片冲击起爆战斗部的能力.     

动能块对屏蔽B炸药冲击引爆效应研究

研究动能块对屏蔽B炸药冲击起爆机制与临界起爆速度.采用AutoDyn-3D仿真软件,对钨合金动能块撞击不同盖板厚度屏蔽装药仿真计算,获得着角0°~80°动能块引爆屏蔽装药临界起爆速度,拟合获得速度与着角函数关系.结果表明,临界起爆速度在盖板不同厚度条件下随着角增大非线性变化.着角大于40°起爆阈值速度随角度增加而增大,但增速不同;着角小于40°盖板厚度大于10 mm速度随着角增大而减小,盖板厚度10 mm屏蔽装药临界起爆速度具有随机性.     

平面夹层炸药反射冲击起爆

长杆体撞击平面夹层炸药时，冲击波直接起爆的现象比较普遍，但如果撞击速度低于冲击起爆临界速度时，夹层炸药背板表面的反射波对起爆的影响也不可忽略，建立了平面夹层炸药反射冲击起焊模型，分析了杆体直径，盖板厚度以及炸药厚度与反射波冲击起爆炸药的关系，研究结果表明，反射波在速度低于事接冲击起爆临界值时具有明显的作用。     

破片对屏蔽炸药冲击起爆的数值模拟和分析

分别对钢、铜、钨破片撞击不同厚度屏蔽装药进行了数值仿真并用已有实验结果验证了仿真结果的正确性，分析了起爆过程。采用“升一降”法研究了装药的起爆临界速度，采用最小二乘法得到了临界理论起爆判据的参数孢、忌，并验证了理论判据的正确性。理论判据的给出可以很好的描述屏蔽炸药的起爆特性，为冲击起爆实验研究和后续的可靠性研究提供很好的理论参考。     

起爆方式对战斗部破片定向性能影响的数值模拟研究

利用ANSYS／LS-DYNA软件，采用数值模拟方法，针对一虚拟的定向破片战斗部，研究了不同起爆方式对破片定向性能的影响，获得了破片在定向区域的破片数、平均速度和动能等物理量，通过分析比较不同起爆方式的密度、速度和动能增益，取得了起爆方式对破片定向性能影响的规律性认识，给出了一个工程上易于实现的、相对优越的起爆方式。     

钝感HNS-IV 炸药飞片冲击起爆数值仿真

为获得HNS-IV在飞片冲击下的窄脉冲宽度的起爆特性,使用Lee-Tarver点火增长模型和有限元分析软件,对不同直径、厚度的聚酰亚胺飞片撞击HNS-IV炸药过程进行数值模拟.按照试验装置的设计方案,建立数值模拟模型,对不同直径、厚度飞片冲击起爆HNS-IV炸药的机理及影响规律进行分析.仿真结果表明:在飞片厚度一定的条件下,飞片直径增大相应的引爆阈值压力和引爆阈值速度减小;在飞片直径一定的条件下,随着飞片厚度的增加,炸药的引爆阈值压力和引爆阈值速度减小;随着炸药密度的降低,炸药阈值引爆的飞片速度也随之减小.对于HNS-IV炸药,计算所得引爆阈值压力和脉冲持续时间经拟合后所得曲线满足constnpτ=的判据,确定其临界起爆能量.     

复合型含能破片冲击波起爆特性研究

为了解释冲击波对复合型含能破片内装药的起爆机理,建立了含能破片反射波冲击起爆理论模型,对含能破片的起爆阈值速度进行理论计算。对含能破片的撞靶过程进行数值模拟,分析了不同头部厚度、装药长度和破片直径对含能材料入射波和反射波起爆的影响。分析结果表明:含能破片反射冲击波起爆阈值速度比入射波低;破片壳体头部厚度只影响2种起爆方式的阈值速度,不决定装药的起爆方式,装药长度和破片直径之比k决定含能材料的起爆方式;不同的含能材料具有不同的临界值,当k小于临界值时,含能破片的临界起爆速度由反射波强度决定。2种起爆方式的毁伤模式有一定的差异,同时起爆方式也对释能时间有一定影响。     

长杆体垂直冲击带盖板炸药的临界起爆准则

建立了平头圆柱杆体垂直撞击带盖板炸药的临界起爆能量准则.通过理论计算,确定了杆体撞击炸药后冲击起爆的阈值,并与试验结果符合很好.研究结果表明,当盖板小于临界厚度,中击起爆机制是主控机制,可以用临界能量准则来描述;对于大于临界厚度的盖板,由于受2种起爆机制的影响,中击起爆准则就不再适用.     

爆轰波定向战斗部起爆参数研究（英）

为了优化爆轰波定向战斗部的性能,研究了不同的偏心起爆形式.利用试验验证过的流体动力学仿真模型研究了偏心一线起爆不同起爆点数、偏心两线不同夹角和偏心三线不同夹角等对战斗部破片速度、飞散的影响.结果表明:对于本研究对象,在一条起爆线上布置4个起爆点是足够的;对于偏心两线起爆,两线之间夹角60°可在定向侧产生最高的速度增益,达38.37％;同样对于偏心三线起爆,夹角45°时的破片速度增益最大,达39.36％.定向方向的破片速度增益是爆轰到破片的传播距离(时间)和爆轰压力共同作用的结果.