基于FE-SPH自适应耦合算法对长杆弹侵彻反应装甲的模拟研究

该文采用自编程序实现的FE-SPH 自适应耦合算法对长杆弹侵彻反应装甲的过程开展了数值模拟研究。为了实现反应装甲中的凝聚炸药在长杆弹冲击作用下的起爆过程,在FE-SPH 自适应耦合算法中嵌入了凝聚炸药的点火-增长模型。该文首先应用FE-SPH 自适应耦合算法对二维轴对称反应装甲冲击起爆模型进行了模拟分析,并以此验证了自适应FE-SPH 自适应耦合算法对此类问题模拟的可行性和有效性。其次,针对长杆弹斜侵彻反应装甲的过程进行模拟,再现了反应装甲动态响应干扰长杆弹入侵的过程。通过与相关实验数据结果及其他方法模拟的结果对比,FE-SPH 自适应耦合方法能够有效地对长杆弹侵彻反应装甲和后效目标靶进行一体化仿真。     

含铝炸药在混凝土中爆炸效应的数值模拟研究

优化炸药配方可提高炸药对混凝土介质的爆炸毁伤效应。通过数值模拟方法研究球形装药在无限域混凝土中的爆炸效应,用JWL状态方程和Miller反应速率方程描述RDX基含铝炸药的产物膨胀和反应过程,比较了含铝炸药在混凝土介质中爆炸后形成的空腔半径和粉碎区半径。结果表明,数值模拟结果与理论估算值吻合较好,含铝炸药比理想炸药做功能力强,毁伤效应明显;含铝量小于20%时,爆炸形成的空腔半径和粉碎区半径的大小关系为:RDX/AL20>RDX/AL10>RDX。     

含铝炸药近场水下爆炸冲击波的实验及数值模拟

含铝炸药能改善能量的输出结构,增强爆轰产物的做功能力,将其应用于水下爆炸,能显著提高水中兵器的爆炸威力和毁伤能力。基于电测法采用PVDF压力传感器开展含铝炸药RL-F和TNT近场水下爆炸冲击波实验,并采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)法对其进行模拟;通过将仿真结果与实验值及经验值对比,结果表明采用合理的边界条件、计算参数和有限元模型,CEL方法能准确地模拟含铝炸药和TNT近场水下爆炸冲击波的传播过程;含铝炸药近场水下爆炸冲击波压力衰减速率相对于TNT较缓慢。在验证数值模型合理性的基础上,将数值结果拟合得到TNT近场水下爆炸冲击波峰值压力在6倍装药半径内以及含铝炸药峰值压力在一定比例距离范围内的近似回归公式。     

重力坝水下接触爆炸的数值分析

采用显式程序AUTODYN中的Euler-Lagrange耦合算法模拟混凝土重力坝水下接触爆炸。研究在不同炸点的水下接触爆炸荷载作用下大坝的动力响应以及损伤裂纹分布特点。针对上述特点采用泡沫铝作为抗爆材料,研究了泡沫铝的抗爆效果。研究结果表明:采用泡沫铝作为大坝水下爆炸抗爆材料能大幅降低爆炸冲击波幅值,减小大坝的动力响应,同时能减小爆炸对坝体产生损伤及裂纹分布范围,具有良好的抗爆性能。     

新型压装含铝炸药应用于大口径榴弹发射安全性模拟研究

利用大落锤模拟加载装置,模拟大口径榴弹发射时炸药装药所受的主要应力特性,对新型压装含铝炸药无宏观装药疵病条件进行了膛内应力响应数值计算及模拟实验研究。结果表明,在模拟大口径火炮膛压轴向加载曲线的刺激下,新型高能压装含铝炸药未发生燃烧爆炸反应;在模拟强化加载刺激下,新型压装含铝炸药在2倍最大膛压的模拟加载下是安全的,显示新型高能压装含铝炸药具有较好的安全性能,具备在大中口径弹药中推广应用的基础。     

土介质挡墙对爆炸冲击波衰减规律研究

为了研究土介质对爆炸冲击波的衰减作用,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对含土介质密闭容器内炸药爆炸进行了数值模拟.采用SPH-FEM耦合算法建立不同厚度(15、18、21、24、27、30 cm)、不同距离(10、20、30、40、50、60 cm)工况下的计算模型,对比分析了容器内空气冲击波峰值压力、到达时间...     

含铝炸药爆炸作用下的水中圆柱壳动态响应数值研究？

为了研究圆柱壳在含铝炸药水下爆炸载荷作用下的响应规律,利用非线性动力学软件AUTODYN计算了3种不同配方含铝炸药的远场冲击波特性,并将计算值与文献实验值进行对比,计算误差能够稳定在5％以内,之后结合ABAQUS程序模拟了含铝炸药冲击载荷作用下水中圆柱壳的动态响应。在30 kg药量下分析比对了圆柱壳体加速度、速度及有效塑性应变的变化规律,随后确定了各炸药致使圆柱壳结构失稳的临界药量,并以PBXW-115为例研究了临界药量作用下的圆柱壳破坏模式。结果表明,AUTODYN与ABAQUS程序的联用,能够有效地模拟圆柱壳在含铝炸药远场冲击波作用下的动态响应;含铝炸药致使圆柱壳单元达到屈曲失效所需药量普遍低于理想炸药RDX。     

含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数的预估方法研究

含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数是含铝炸药爆炸性能数值模拟的基础,通常需要开展圆筒实验才能确定,成本很高。在理论计算、数值模拟和验证实验的基础上,提出了一种新的含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数预估方法。该方法首先拟合了LiF的Cowan状态方程参数和热力学函数系数,并用LiF代替含铝炸药爆轰过程中未反应的铝粉,运用BKW程序得到不同铝粉反应度下的多组JWL状态方程参数。在此基础上,再利用AUTODYN软件进行含铝炸药水中爆炸数值模拟,通过数值模拟结果和实验结果的对比,从而确定含铝炸药爆轰产物JWL状态方程参数。研究结果表明:该方法无需开展圆筒试验就可以确定含铝炸药的爆轰产物JWL状态方程参数。     

密闭环境下含铝炸药爆炸场温度与压力特征

通过对不同铝粉质量分数的炸药爆炸场温度、压力参数的测量,研究了在密闭条件下,炸药爆炸场温度、压力的响应特征及响应规律。结果表明,在密闭条件下,含铝炸药爆炸场温度高于理想单质炸药,铝粉质量分数的增加可提高爆炸场温度及延长温度持续时间。当铝粉质量分数为40%时,爆炸温度出现最大值,其值大约在850℃左右。相比之下,含铝炸药的爆炸场压力虽远不及理想单质炸药,但当铝粉质量分数为40%时,其超压存在一个较大值。     

数值模拟在钢质采砂船解体爆破中的应用

为了在某水域的1艘钢质采砂船解体爆破过程中,确定合理的爆破方案和爆破参数,基于ANSYS/LS-DYNA软件,采用Euler-Lagrange耦合算法,对处于不同介质环境下的钢板,在炸药外接触爆炸载荷作用下的变形情况、破坏过程分别进行数值模拟,模拟结果表明:炸药在空气介质中爆炸时,在装药和钢板接触处产生塌落和断裂裂缝,但产生的破坏范围有限,对接触面以外部分影响不大;而炸药在水介质中爆炸时,在装药和钢板接触处不但产生孔洞和断裂裂缝,在接触面外还会产生不规则形状的"倒刺",破坏范围较大,破坏效果较好。实际爆破效果表明,数值模拟结果可以为钢质采砂船解体爆破方案和爆破参数设计提供有效参考。     

含铝炸药深水爆炸冲击波和气泡脉动的数值模拟

为了研究CL-20基和HMX基及其含铝炸药深水爆炸过程,选取LX-14、LX-19、PAX-30和PAX-29 4种炸药,采用AUTODYN数值计算软件,计算其深水爆炸过程的各项参数。计算结果表明:CL-20基炸药水下爆炸性能优于HMX基炸药;铝粉的加入可以大幅度提高冲击波峰值压力、气泡脉动周期及气泡最大半径,而二次压力波峰值压力略有降低。计算TNT深水爆炸过程的参数,并与试验值相对比,误差小于5%,说明球对称一维方法可以很好地模拟炸药深水爆炸过程。最后,计算得到4种炸药的峰值压力均符合水下爆炸相似律,拟合得到4种炸药峰值压力相似常数。     

含铝工业炸药作功能力测试研究

工业炸药作功能力是衡量工业炸药性能的一个重要指标。本文利用弹道抛掷法对含铝工业炸药作功能力进行测试研究,实验结果表明,与不含铝粉的工业炸药相比,含铝工业炸药具有较高的作功能力,铝粉能显著提高工业炸药的作功能力。通过对试验结果的分析与讨论,从理论上解释了铝粉的加入对工业炸药作功能力的影响。含铝工业炸药作功能力测试对我国含铝工业炸药的研究与发展具有重要实际意义。     

含铝工业炸药作功能力测试研究

工业炸药作功能力是衡量工业炸药性能的一个重要指标。本文利用弹道抛掷法对含铝工业炸药作功能力进行测试研究,实验结果表明,与不含铝粉的工业炸药相比,含铝工业炸药具有较高的作功能力,铝粉能显著提高工业炸药的作功能力。通过对试验结果的分析与讨论,从理论上解释了铝粉的加入对工业炸药作功能力的影响。含铝工业炸药作功能力测试对我国含铝工业炸药的研究与发展具有重要实际意义。     

铝粉含量对RDX基含铝炸药爆热性能的影响

为了研究铝粉含量对含铝炸药爆热性能的影响,以RDX基含铝炸药为研究对象,分别通过理论计算和爆热测试,得到了RDX基含铝炸药的爆热结果,重点分析了混合炸药体系铝氧摩尔比对爆热的影响规律。结果表明:RDX基含铝炸药的爆热随着铝氧摩尔比的增大以三次多项式规律变化,呈先增大、后减小趋势;爆热最大时,炸药体系的铝氧摩尔比为0.8。     

含铝温压炸药的爆炸能量结构研究

为了研究黑索今（RDX）基含铝温压炸药的爆炸能量释放规律及爆炸能量输出结构，对5种含铝温压炸药的爆热和爆速进行了测试，利用绝热式爆热量热计测量了铝粉质量分数为30%的RDX基含铝温压炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气和1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量，结合测试数据对试样的爆轰热、爆热和燃烧热进行理论计算。结果表明，RDX基含铝温压炸药的爆速随铝粉含量的增加而线性减小；爆热随铝粉含量的增加呈现先增大后减小的趋势，在铝粉质量分数为40%时，爆热达到最大值。试样在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、1.0 MPa氧气环境下的爆炸能量逐渐增加，环境压力的增大和气氛环境中氧含量的增加都会提高炸药的爆炸能量，富氧环境下的爆炸能量可以定量地表征炸药的燃烧热。样品的爆轰热占燃烧热的9.8%~26.4%，爆热占燃烧热的34.5%~50.0%，且这两个参数都随铝粉含量的增加而降低。     

装填RDX基含铝炸药射孔弹的性能试验

为了提高含能射孔弹综合性能,降低致密油气储层的开采难度,对装填RL-F含铝炸药射孔弹的性能进行了研究。首先以RL-F含铝炸药为研究对象,对RL-F含铝炸药进行了机械感度、静电火花感度、5 s延滞期爆发点和DSC热分解测试;其次分别将RL-F含铝炸药和JH-16炸药装填在89型射孔弹中,进行了地面模拟装枪穿钢靶和穿柱状混凝土靶试验。结果显示:RL-F含铝炸药具有合适的机械感度,耐热性良好,适用于射孔弹压装工艺;与装填JH-16炸药的89型射孔弹穿深性能相比,装填RL-F含铝炸药的89型射孔弹地面侵彻钢靶和地面侵彻柱状混凝土靶穿深分别降低了10.6%和27.5%,而装填RL-F炸药在侵彻混凝土靶时射流孔道干净清晰、无杵堵,孔道无压实带。     

硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响

将铝硼混合添加到含铝炸药(配方体系为Al/B/AP/RDX/wax)中,采用水下爆炸法,研究硼含量对含铝炸药水下爆炸能量的影响。结果表明,水下爆炸中,随着硼含量的增加,炸药的冲击波能降低,气泡能先增加、后逐渐减小;当硼质量分数为10%时,炸药水下爆炸总能量达到最大值5.942 MJ/kg,比含铝样品提高5%,其中气泡能为4.999 MJ/kg,比含铝样品提高7%,是TNT的2.2倍。在含铝炸药中添加少量的硼粉,可以提高炸药的水下爆炸能量水平。     

不同气氛对TATB基含铝炸药爆热的影响

为了测定三氨基三硝基苯(TATB)基含铝炸药在不同气氛中的爆热,使用绝热式量热弹对其压装药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热进行了测量,研究了其能量释放规律,并使用X射线衍射(XRD)对固相产物成分进行了分析。结果表明:TATB基含铝炸药在真空、0.1 MPa氮气、0.1 MPa空气、0.1 MPa氧气和1.5 MPa氧气条件下的爆热依次增加;环境中压力的增加会导致爆热值增大,在0.1MPa氮气中,TATB基含铝炸药的爆热值比真空中增加了15.7%。环境中氧气量的增加也使爆热值增大:0.1 MPa空气中的爆热值比0.1 MPa氮气中增加了7.8%,0.1 MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出49.7%,1.5MPa氧气中的爆热值比0.1 MPa氮气中高出146.1%。在富氧气氛下测试TATB基含铝炸药的爆热时,所测爆热接近于炸药的燃烧热,且爆炸产物的XRD结果也表明Al粉已基本氧化完全。同时,在0.1 MPa氮气气氛下没有检测到氮化物Al N的存在。该方法可对不同气氛下含铝炸药的爆热进行测量,并对爆炸产物中Al的存在形式进行分析。     

粉状乳化炸药爆温的理论计算

文章对粉状乳化炸药的爆温进行了计算：用B-W法确定了粉状乳化炸药的爆炸反应方程式,用盖斯定律以炸药原料和爆炸产物各组分的定容生成热为基础计算了其定容爆热,用加权法算得了爆炸产物的摩尔定容热容,最终计算得到岩石粉状乳化炸药的爆温为2695 K,一级、二级、三级煤矿许用粉状乳化炸药的爆温依次为2651 K、2597 K、2510 K.计算结果显示随着氯化钾含量的增加,煤矿许用粉状乳化炸药的爆热、爆温均呈现降低的趋势.当氯化钾含量在4%～9%范围内递增时,炸药的爆热、爆温的降低与氯化钾含量呈线性关系.