起爆方式对聚能射流影响的数值仿真研究

应用ANSYS/LS-DYNA3D有限元分析软件,采用ALE算法对在同种装药结构条件下的药型罩顶部单点起爆、顶面双环线起爆、装药面轴向外壁中心单环线起爆、三环线起爆后形成的聚能射流分别进行了数值模拟。计算结果表明,起爆方式对射流性能有着重要的影响,不同起爆方式在装药中形成不同的爆轰波形,药型罩顶部双环线起爆比单点起爆后形成的射流头部速度提高11.6%;装药面轴向外壁线起爆比药型罩顶部任何方式起爆后形成的聚能射流头部速度都低,装药面轴向外壁三环线起爆比药型罩顶部双环线起爆后形成的射流头部速度降低18%;同时进行了验证实验,仿真结果与实验结果吻合。     

关于提高爆炸成型弹丸聚能罩速度研究

采用LS-DYNA3D对聚能战斗部的起爆过程进行了数值模拟.通过三维仿真得到单点起爆、面起爆过程对聚能罩速度的影响,并设想提出一种中心穿孔的新型聚能罩.结果表明在面起爆情况下,新型聚能罩的动能提高很大.     

偏心起爆对聚能射流形成的影响

为研究偏心起爆对聚能射流形成的影响程度,利用LS-DYNA有限元软件,采用ALE方法对偏心起爆条件下聚能射流的形成过程进行了三维数值模拟,并与X光测试结果进行了对比。计算结果表明,对于此尺寸的聚能装药,偏心量为1mm时,对射流形成的影响不明显;当偏心量为2mm时,横向漂移速度会突然增加;当偏心量进一步增加时,会使射流出现严重的剪切断裂。     

起爆方式对半球型药型罩射流形成影响的数值模拟

为了研究起爆方式对杆式射流形成的影响,利用ANSYS／LS-DYNA有限元软件,对同种装药结构条件下的半球形药型罩进行正向单点起爆、4点起爆、8点起爆,逆向4点起爆和8点起爆后形成的射流进行数值模拟．计算结果表明：起爆方式对射流的性能有着重要的影响,不同起爆方式在装药中形成不同的射流;正向8点起爆形成的射流头部速度和射流长度都比其他起爆方式好．     

基于Held判据的聚能射流引爆液体炸药研究

为了研究聚能射流冲击起爆液体炸药,利用AUTODYN软件模拟两种聚能射流侵彻靶板的过程,得到了射流的相关参数,并根据Held引爆判据,计算得出两种聚能射流的ν_j~2d值,在此基础上进行了聚能装药引爆液体炸药的试验研究。试验结果与数值模拟基本吻合,验证了聚能射流冲击起爆液体炸药的可行性,为深入研究聚能装药引爆液体炸药提供了参考。     

聚能射流侵彻隔板形成的前驱冲击波起爆不同温度炸药特性

弹药在聚能射流作用下的反应机制和响应规律,对弹药安全性研究具有重要意义.针对隔板中前驱冲击波起爆炸药机制及炸药温度的影响,开展实验和数值模拟研究.设计大尺寸装药聚能射流侵彻不同厚度隔板,起爆加热炸药的实验装置,采用上下两端加热和侧面保温的方式,实现炸药均匀加热和温度控制.选取黑索今(RDX)含铝(Al)炸药(炸药配方质...     

射流对间隙靶板屏蔽炸药的冲击起爆

为得到射流对野战弹药的冲击起爆规律,以间隙靶板屏蔽炸药模拟具有一定防护的野战弹药,应用冲击波传递的阻抗匹配技术、聚能射流的准定常侵彻理论以及开放炸药冲击起爆的Held准则,构建了射流前驱波与击穿间隙靶板后剩余射流起爆炸药的工程分析模型,并结合算例对模型进行了系统的分析。结果表明:射流侵彻起爆野战弹药过程中,射流直径变化可达到22.2%,对起爆能力的影响不可忽略;弹药壳体对射流起爆能力影响较防护层(包装/方舱)强;前驱波的最大起爆能力约为2.75×104m3·s-2,而剩余射流的最大起爆能力约为1.55×105m3·s-2,二者相差近一个数量级,所以野战弹药应以防射流击穿为主。     

逆序起爆下大锥角罩形成聚能射流的分析

为了分析在逆序起爆方式下,炸药装药量对大锥角药型罩形成聚能射流的影响。利用LS-DYNA有限元分析软件,分别对装药长径比为0.4D、0.5D、0.6D、0.7D、0.8D 5种装药结构进行计算及分析。研究表明:大锥角药型罩在逆序起爆结构下可以获得高速细长的射流;并且增加装药量对聚能射流的速度以及成型没有太大影响;在0.4倍口径装药结构下,仍然能够获得高速细长大炸高的聚能射流。     

低密度射流冲击带壳装药起爆阈值的数值仿真

为消除反应装甲对主射流的干扰,提高破甲弹侵彻爆炸式反应装甲（ERA）的能力,利用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D对特氟龙、尼龙、树脂玻璃等低密度材料射流冲击起爆带壳B炸药进行了仿真研究,并分别实现了高速下对带壳B炸药的穿而不爆。仿真发现：树脂玻璃表现出更佳的延展性,形成的射流形态更好,可在更高的速度下实现对ERA的穿而不爆,可作为反ERA聚能装药药型罩的优选材料;利用u2d阈值的测量方法作为射流冲击起爆的判据时,这几种射流的起爆阈值基本一致,高出Held提出的阈值约12.5%。     

低密度射流冲击带壳装药起爆阈值的数值仿真

为消除反应装甲对主射流的干扰,提高破甲弹侵彻爆炸式反应装甲(ERA)的能力,利用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D对特氟龙、尼龙、树脂玻璃等低密度材料射流冲击起爆带壳B炸药进行了仿真研究,并分别实现了高速下对带壳B炸药的穿而不爆。仿真发现:树脂玻璃表现出更佳的延展性,形成的射流形态更好,可在更高的速度下实现对ERA的穿而不爆,可作为反ERA聚能装药药型罩的优选材料;利用u2d阈值的测量方法作为射流冲击起爆的判据时,这几种射流的起爆阈值基本一致,高出Held提出的阈值约12.5%。     

钨球对柱面带壳装药的冲击起爆数值模拟研究

采用AUTODYN-3D数值软件,开展了钨球与不同曲率半径柱面带钢壳Comp B炸药作用过程的数值模拟。分析了钨球撞击位置对炸药冲击起爆特性的影响,采用升降法获得柱面带壳装药的临界冲击起爆速度。结果表明：柱面带壳装药冲击起爆过程与平面带壳装药相一致,炸药起爆点发生在离炸药和壳体界面一定距离处,且随着速增加而越靠近交界面;相同条件下柱壳装药更易于起爆,其临界起爆速度随装药曲率半径r增加呈现非线性增大,碰撞点偏移量δ=0时,r=∞的临界起爆速度较r=40 mm时增加3.2%;随偏移量δ的增大呈现指数增加,r=40 mm时,δ=0.94r的临界起爆速度较δ=0时增加35.6%,较平面带壳装药增加31.5%.     

RDX炸药对传爆药临界直径的数值模拟

为了研究炸药对爆轰临界直径的影响,建立了楔形和圆柱形装药的物理模型,采用LS-DYNA2D程序模拟了爆轰波传播过程,得到楔形和圆柱形装药的临界直径.模拟结果与文献基本符合,进一步说明了利用LS-DYNA程序对小尺寸装药爆轰波传播的数值模拟是可行的.     

装药密度及尺寸对RDX基含铝炸药爆压爆速的影响

利用锰铜压力传感器和测时仪测量了不同装药密度和尺寸下的RDX基含铝炸药的爆压和爆速,拟合出了爆压、爆速与装药密度的关系式,研究了装药密度和尺寸对RDX基含铝炸药爆压、爆速的影响。结果表明,随着密度的增加,RDX基含铝炸药的爆压和爆速均增加;当装药直径和装药长度分别达到20 mm和40 mm时,RDX基含铝炸药已经达到稳定爆轰,装药直径和装药长度再增加,爆压和爆速基本不变。     

非均质炸药殉爆试验数值模拟

为了确定影响非均质炸药在冲击波作用下殉爆的主要因素,对冲击波作用下炸药殉爆过程进行了数值模拟研究;运用LS-DYNA3D软件对模型中不同情况的主发药和被发药进行了数值模拟,结合冲击起爆临界判据对模拟结果进行了验证.结果表明:殉爆距离与主发药的爆轰压力和被发药的爆轰感度以及主被发药的形状关系密切,与被发药是否施加约束无显著关系.     

基于完全变光滑长度SPH方法的高能炸药爆轰过程数值试验

传统的网格方法在模拟高能炸药(HE)爆炸问题时常会出现网格扭曲等问题,光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics)方法是一种无网格纯Lagrangian粒子方法,非常适合求解这类问题.本文应用作者提出的完全变光滑长度SPH方法,修正了传统SPH法中由于变光滑长度效应所造成的计算误差,其在模拟密度等物理参量变化梯度剧烈的问题时比传统SPH法具有更高精度和稳定性; 针对一维TNT板条爆轰过程和三维TNT聚能装药的爆轰过程两个算例进行了数值试验,并与已有的传统SPH法数值模拟结果及理论解进行了对比.结果表明,算例一说明该方法较传统SPH法在模拟此类问题时具有更高精度,比传统方法计算的CJ参数更接近理论值,验证了该方法在爆轰过程模拟的有效性; 算例二说明该方法成功地进行了三维TNT聚能装药的爆轰过程数值试验,获得了爆轰产物气流的传播特性和喷射规律并符合爆炸理论.     

装药中的不同间隙对炸药爆轰性能的影响

采用电离法研究了圆环形装药不同间隙以及填充氧化剂胶液后对炸药爆轰性能的影响。实验结果表明：装药轴向间隙对其稳定爆轰影响不明显，填充氧化剂胶液后爆速有所降低；而装药药段长及径向间隙大小明显影响爆轰稳定与否，填充氧化剂胶液后可改变爆轰性能。     

典型装药水下爆炸的殉爆规律研究

针对典型的壳装炸药殉爆更接近炸药实际使用状态,采用ANSYS／LSDYNA软件建立了典型装药水下殉爆的有限元仿真模型,通过计算得到了殉爆距离与安全距离,基于此加工了试验样弹,并进行了相应的水下殉爆试验。试验结果与数值仿真结果较为吻合,表明了本文的仿真模型能够有效描述带壳装药的水下殉爆情况,水下试验中南冲击波压力和气泡周期来判断被发装药是否殉爆是可行的。最后,在水下殉爆理论分析基础上,根据试验结果预计了大药量水中兵器战斗部的安全性。本文的研究可为水中兵器战场环境的安全性设计提供依据,并可为水中兵器战斗部殉爆毁伤能力评估提供参考。     

PBXN-5装药直径及约束条件对爆压的影响

采用锰铜压力传感器法，对不同直径和约束条件下PBXN－5装药的爆压进行了测试研究。给出了特定装药条件下PBXN－5的爆压值，定性分析了装药直径及约束条件对爆压的影响。     

装药直径和约束条件对小直径装药爆速影响研究

采用探针法测试了不同条件下小直径装药的爆速,得出了某传爆药在45#钢约束条件或有机玻璃约束条件下小直径装药爆速与装药直径的经验关系式。结果表明小直径装药爆速随着装药直径和约束阻抗的增大而增大。随着装药直径增大,装药尺寸和约束条件对爆速的影响逐渐减小。在装药密度一定时,可以通过调整约束条件和装药直径控制爆速满足不同需求。     

叠层复合装药殉爆安全性试验及数值模拟

叠层复合装药是由两种或两种以上装药通过叠加的方式复合而成,可以通过装药结构设计调控其安全性和能量输出特性。为研究叠层复合装药的殉爆安全性,选取典型高能炸药与钝感炸药组合的叠层复合装药为研究对象,通过数值模拟和殉爆试验研究装药结构对临界殉爆距离的影响规律。结果表明,相比于单一高能炸药PBX-1,复合装药临界殉爆距离可减小53.3%(由7.5 mm减小至3.5 mm),能量降低22.9%;复合装药中钝感炸药厚度必须要达到特定阈值(3 mm)以上才能明显降低复合装药临界殉爆距离;随着钝感炸药占比增大,复合装药临界殉爆距离趋近于单一钝感炸药PBX-2的临界殉爆距离。