谱元法数值模拟约束结构内炸药中应力波的传播

黄彬彬 张旭 谭多望

黄彬彬, 张旭, 谭多望. 谱元法数值模拟约束结构内炸药中应力波的传播[J]. 高压物理学报, 2014, 28(6): 716-722. doi: 10.11858/gywlxb.2014.06.012
引用本文: 黄彬彬, 张旭, 谭多望. 谱元法数值模拟约束结构内炸药中应力波的传播[J]. 高压物理学报, 2014, 28(6): 716-722. doi: 10.11858/gywlxb.2014.06.012
HUANG Bin-Bin, ZHANG Xu, TAN Duo-Wang. Simulation of Stress Wave Propagation in Constrained Explosives Based upon a Spectral-Element Method[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(6): 716-722. doi: 10.11858/gywlxb.2014.06.012
Citation: HUANG Bin-Bin, ZHANG Xu, TAN Duo-Wang. Simulation of Stress Wave Propagation in Constrained Explosives Based upon a Spectral-Element Method[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(6): 716-722. doi: 10.11858/gywlxb.2014.06.012

谱元法数值模拟约束结构内炸药中应力波的传播

doi: 10.11858/gywlxb.2014.06.012
基金项目: 国防科技重点实验室基金(9140C670401120C6705)
详细信息
    作者简介:

    黄彬彬(1989—), 男,博士研究生,主要从事炸药安定性研究.E-mail:2006ustc@gmail.com

  • 中图分类号: O389;TJ410

Simulation of Stress Wave Propagation in Constrained Explosives Based upon a Spectral-Element Method

  • 摘要: 针对高速侵彻类战斗部在侵彻过程中的装药安定性以及在意外事故中的安全性问题,对约束结构内炸药在冲击加载下的应力波传播规律进行了模拟研究。计算了不同侵彻速度下弹体的冲击响应函数,并将具有高精度和低耗散特点的谱元法应用于约束结构内凝聚炸药中的应力波传播模拟;考虑炸药-金属界面的动摩擦特性,计算了冲击加载下由动摩擦引起的装药-壳体界面温升,以及装药内部的塑性功积累。成功地将谱元法应用于凝聚炸药中应力波传播过程的模拟,模拟结果对更准确地评估热点生成机制,以及进行装药安定性分析具有参考意义。

     

  • 图  弹体示意图

    Figure  1.  Sketch of the missile body

    图  冲击载荷-时间函数

    Figure  2.  Impulsive load-time function

    图  装药模型网格划分

    Figure  3.  Meshing (Element size:2 mm×2 mm)

    图  沿x轴轴向速度分布

    Figure  4.  Distribution of axial velocity along x axis

    图  应力波波阵面轨迹

    Figure  5.  Propagation path of stress wave front with different element sizes

    图  装药-壳体界面的温度分布

    Figure  6.  Distribution of temperature on the charge-shell interface with different penetration velocities

    图  装药-壳体界面温度分布

    Figure  7.  Variation of plastic energy and temperature with time

    表  1  炸药的部分物化参数[6]

    Table  1.   Physicochemical parameters of explosive[6]

    Material Density/(g/cm3) Cp/[J/kg·K)] C1/(km/s) C2/(km/s) Fr
    PBX 1.840 4 727.92 2.900 1.570 0.34
    Note:Cp-Specific heat at constant pressure, C1-Elastic longitude wave velocity, C2-Elastic transverse wave velocity, Fr-Dynamic friction coefficient between the explosive and the steel.
    下载: 导出CSV
  • [1] 何涛.动能弹在不同材料靶体中的侵彻行为研究[D].合肥: 中国科学技术大学, 2007: 42-43.

    He T. A Study on the penetration of projectiles into targets made of various materials[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2007: 42-43. (in Chinese)
    [2] 张旭, 曹仁义, 谭多望.高超音速侵彻混凝土过程中侵彻弹体装药塑性安定性分析[J].含能材料, 2011, 19(6): 709-714.

    Zhang X, Cao R Y, Tan D W. Plastic charge stability analysis of supersonic projectile during penetration of concrete targets[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2011, 19(6): 709-714. (in Chinese)
    [3] 张旭, 曹仁义, 谭多望.超音速侵彻混凝土过程中装药安定性结构设计的动摩擦理论分析[J].高压物理学报, 2012, 26(1): 63-68.

    Zhang X, Cao R Y, Tan D W. A dynamic friction analysis method of charge survivability during supersonic penetration of concrete targets[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2012, 26(1): 63-68. (in Chinese)
    [4] 李德聪, 陈力, 丁雁生.装药弹体侵彻混凝土厚靶中的炸药摩擦起爆模型[J].爆炸与冲击, 2009, 29(1): 13-17.

    Li D C, Chen L, Ding Y S. Friction initiation model of explosive charge during penetration of concrete targets[J]. Explosion and Shock Waves, 2009, 29(1): 13-17. (in Chinese)
    [5] Komatitsch D, Barnes C, Tromp J. Simulation of anisotropic wave propagation based upon a spectral element method[J]. Geophysics, 2000, 65(4): 1251-1260. doi: 10.1190/1.1444816
    [6] Dobratz B M, Crawford P C.化学炸药及炸药模拟材料性能[M].陈颂汾, 译.绵阳: 中国工程物理研究院化工材料研究所, 2004.

    Dobratz B M, Crawford P C. LLNL Handbook of Chemical Explosives and Explosive Simulants[M]. Translated by Chen S F. Mianyang: Institute of Chemical Materials, CAEP, 2004. (in Chinese)
    [7] 林文洲, 洪滔.高能炸药摩擦感度理论初步研究[J].含能材料, 2007, 15(1): 12-15.

    Lin W Z, Hong T. Theoretical analysis on friction sensitivity of high explosive[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2007, 15(1): 12-15. (in Chinese)
  • 加载中
图(7) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  6619
  • HTML全文浏览量:  2098
  • PDF下载量:  260
出版历程
  • 收稿日期:  2012-11-19
  • 修回日期:  2013-01-23

目录

    /

    返回文章
    返回