破片式战斗部破片与冲击波相遇位置研究

陈兴 周兰伟 李向东 胡诤哲 张瑞

陈兴, 周兰伟, 李向东, 胡诤哲, 张瑞. 破片式战斗部破片与冲击波相遇位置研究[J]. 高压物理学报, 2018, 32(6): 065101. doi: 10.11858/gywlxb.20180591
引用本文: 陈兴, 周兰伟, 李向东, 胡诤哲, 张瑞. 破片式战斗部破片与冲击波相遇位置研究[J]. 高压物理学报, 2018, 32(6): 065101. doi: 10.11858/gywlxb.20180591
CHEN Xing, ZHOU Lanwei, LI Xiangdong, HU Zhengzhe, ZHANG Rui. Meeting Location of Fragment and Shock Wave from Blast Fragmentation Warhead[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(6): 065101. doi: 10.11858/gywlxb.20180591
Citation: CHEN Xing, ZHOU Lanwei, LI Xiangdong, HU Zhengzhe, ZHANG Rui. Meeting Location of Fragment and Shock Wave from Blast Fragmentation Warhead[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(6): 065101. doi: 10.11858/gywlxb.20180591

破片式战斗部破片与冲击波相遇位置研究

doi: 10.11858/gywlxb.20180591
详细信息
    作者简介:

    陈兴(1993-), 男, 硕士, 主要从事弹丸终点效应与目标毁伤技术研究. E-mail:1101650359@qq.com

    通讯作者:

    周兰伟(1988-), 男, 博士, 讲师, 主要从事弹丸终点效应与目标易损性研究. E-mail:lwzhou@njust.edu.cn

  • 中图分类号: O382.1

Meeting Location of Fragment and Shock Wave from Blast Fragmentation Warhead

  • 摘要: 为研究破片式战斗部爆炸后破片和冲击波两种毁伤元的相遇位置,先通过ANSYS/LS-DYNA对破片式战斗部的爆炸过程进行数值计算,再通过试验的方法测量破片和冲击波相遇位置,验证了数值计算方法的合理性。在此基础上,分析了装填系数、破片质量、爆速和爆热对相遇位置的影响。结果表明:随着装填系数、破片质量、爆速和爆热的增加,相遇位置减小;装填系数增加31%,相遇位置距爆炸中心的距离减小11.5%;单枚破片质量增加1倍,相遇位置距爆炸中心的距离减小2.4%。

     

  • 图  战斗部结构示意图

    Figure  1.  Schematic structure of the warhead

    图  战斗部三维计算模型(局部)

    Figure  2.  Three-dimensional finite element model of the warhead (part)

    图  不同时刻破片和冲击波相对位置

    Figure  3.  Relative locations of fragments and blast wave for different time instants

    图  传播距离随时间的变化(数值计算)

    Figure  4.  Variation of propagation distances with time (Numerical computation)

    图  试验装置及布置示意图

    Figure  5.  Photograph of experimental setup and the arrangement of test devices

    图  冲击波超压测试现场布置图

    Figure  6.  Schematic diagram of experimental setup for blast wave overpressure measurement

    图  破片和冲击波运动过程图

    Figure  7.  Relative locations of fragments and blast wave

    图  试验后木块照片

    Figure  8.  Wood blocks photo after test

    图  传播距离随时间的变化(试验)

    Figure  9.  Variation of propagation distances with time (Test)

    图  10  不同点处超压-时间曲线

    Figure  10.  Shock wave overpressure versus time at different locations

    图  11  装填系数k对相遇位置的影响

    Figure  11.  Influence of k on meeting location

    图  12  单枚破片质量对相遇位置的影响

    Figure  12.  Influence of fragment mass on meeting location

    图  13  不同炸药类型对相遇位置的影响

    Figure  13.  Influence of different types of explosives on meeting location

    表  1  壳体和破片的主要材料参数表

    Table  1.   Material parameters of shell and fragments

    Material ρ/(kg·m-3) E/GPa μ A/MPa B/MPa n m c/(m·s-1) S1 γ
    Alloy 2797 69.63 0.33 265 426 0.34 1 5280 1.4 2
    Steel 7850 210 0.28 335
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    表  2  炸药材料参数及状态方程参数

    Table  2.   Material and equation of state (EOS) parameters for explosive

    ρ/(kg·m-3) D/(m·s-1) A/GPa B/GPa R1 R2 ω pCJ/GPa V0
    1780 8390 581.4 6.8 4.1 1 0.35 34 1
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    表  3  空气材料参数及状态方程参数

    Table  3.   Material and equation of state (EOS) parameters for air

    ρ/(kg·m-3) C0/MPa C1 C2 C3 C4 C5 C6 V e0/MPa
    1.25 -0.1 0 0 0 0.4 0.4 0 1 0.25
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    表  4  木块距战斗部距离

    Table  4.   Distance between wood blocks and warhead

    Shot Distance/m
    Wood block 1 Wood block 2 Wood block 3 Wood block 4 Wood block 5
    1 0.4 0.6 1.2 1.6 2.0
    2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2
    3 1.6 2.0 2.8 3.2 3.6
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    表  5  冲击波到达时间

    Table  5.   Arrival time of blast wave

    Shot Time/ms
    Wood block 1 Wood block 2 Wood block 3 Wood block 4 Wood block 5
    1 0.752 1.832 2.586
    2 1.791 2.334 3.009 3.825 4.771
    3 2.876 3.762 4.689
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    表  6  冲击波到达平均时间

    Table  6.   Average arrival time of blast wave

    Distance/m Time/ms
    1.2 0.752
    1.6 1.812
    2.0 2.599
    2.4 3.009
    2.8 3.794
    3.2 4.730
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    表  7  计算超压值与试验超压值对比

    Table  7.   Comparison of the numerical and experimental overpressure results

    Distance/m Over pressure/MPa Error/%
    Test Numerical
    2.5 0.356 0.3557 8.43
    4.3 0.086 0.0912 6.05
    6.2 0.04565 0.0489 7.12
    8.0 0.0256 0.0241 5.86
    10.0 0.0199 0.0217 9.05
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    表  8  战斗部及破片参数(L=260 mm,R=96 mm)

    Table  8.   Parameters of warhead and fragment (L=260 mm, R=96 mm)

    Arrangement k/% m/g t/mm h/mm Explosive
    37.31 6.00 9 10 8701
    1 40.33 6.00 8 10 8701
    43.73 6.00 7 10 8701
    52.34 2.12 5 4 8701
    52.34 4.24 5 6 8701
    2 52.34 6.00 5 8.2 8701
    52.34 8.48 5 9.6 8701
    52.34 12.00 5 12 8701
    3 6.00 5 8.2 8701/TNT/B/HMX
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    表  9  不同类型炸药的相关参数

    Table  9.   Parameters of different explosives

    Explosive ρ/(kg·m-3) QV/(m·s-1) QT/(J·g-1) Explosive mass/kg TNT equivalent k/%
    TNT 1.58 6856 4225 11.00 1.00 44.51
    B 1.71 7680 4690 12.37 1.11 50.05
    8701 1.72 7980 5300 11.95 1.25 52.34
    HMX 1.89 9100 6188 13.13 1.46 58.30
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  • 收稿日期:  2018-06-20
  • 修回日期:  2018-07-08

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