六棱钨柱冲击起爆带壳B炸药比动能阈值研究

刘鹏飞 智小琦 杨宝良 杨阳

刘鹏飞, 智小琦, 杨宝良, 杨阳. 六棱钨柱冲击起爆带壳B炸药比动能阈值研究[J]. 高压物理学报, 2017, 31(5): 637-642. doi: 10.11858/gywlxb.2017.05.018
引用本文: 刘鹏飞, 智小琦, 杨宝良, 杨阳. 六棱钨柱冲击起爆带壳B炸药比动能阈值研究[J]. 高压物理学报, 2017, 31(5): 637-642. doi: 10.11858/gywlxb.2017.05.018
LIU Peng-Fei, ZHI Xiao-Qi, YANG Bao-Liang, YANG Yang. Specific Kinetic Energy Threshold of Impacting Initiation Covered Explosive B by Six-Prismed Tungsten Fragment[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2017, 31(5): 637-642. doi: 10.11858/gywlxb.2017.05.018
Citation: LIU Peng-Fei, ZHI Xiao-Qi, YANG Bao-Liang, YANG Yang. Specific Kinetic Energy Threshold of Impacting Initiation Covered Explosive B by Six-Prismed Tungsten Fragment[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2017, 31(5): 637-642. doi: 10.11858/gywlxb.2017.05.018

六棱钨柱冲击起爆带壳B炸药比动能阈值研究

doi: 10.11858/gywlxb.2017.05.018
详细信息
    作者简介:

    刘鹏飞(1987—),男,硕士研究生,主要从事炸药冲击起爆能量研究.E-mail:lpfkd@126.com

    通讯作者:

    智小琦(1963—),女,博士,教授,主要从事钝感弹药、装药研究.E-mail:zxq4060@sina.com

  • 中图分类号: TJ55

Specific Kinetic Energy Threshold of Impacting Initiation Covered Explosive B by Six-Prismed Tungsten Fragment

  • 摘要: 为了研究钨合金六棱柱冲击起爆带壳B炸药比动能阈值,设计并实施了破片冲击带壳B炸药实验。基于实验数据,利用Autodyn-3D建立可信的仿真模型,计算得到了实验条件下的钨合金六棱柱冲击起爆比动能阈值。利用已验证的仿真模型,选取典型的六棱柱破片的外形尺寸,利用“升降法”求得破片的冲击起爆比动能阈值,绘制了相关曲线,并与同等情况下的速度阈值进行比较。结果表明,实验条件下的冲击起爆阈值为34.780 MJ/m2,在炸药及壳体一定的情况下,大长径比破片冲击起爆带壳B炸药的比动能阈值较大。

     

  • 图  冲击起爆实验结构图

    Figure  1.  Structure of shock initiation experiment

    图  冲击起爆实验现场布置图

    Figure  2.  Shock initiation experiment

    图  实验结果判定

    Figure  3.  Experiment results

    图  仿真模型

    Figure  4.  Simulation model

    图  破片640 m/s速度下50 μs时刻炸药的反应度云图

    Figure  5.  α contour of the explosive with 640 m/s at 50 μs

    图  破片645 m/s速度下20 μs时刻的反应度云图

    Figure  6.  α contour of the explosive with 640 m/s at 20 μs

    图  破片645 m/s速度下的α历史曲线和压力曲线

    Figure  7.  History of α and pressure at 645 m/s of fragment

    图  不同长径比破片的冲击起爆比动能阈值及速度阈值分布

    Figure  8.  Specific kinetic energy and velocity threshold of impacting initiation at different length-diameter ratios

    表  1  实验结果

    Table  1.   Experiment results

    Fragment v/(m/s) Specific kinetic energy Threshold/(MJ/m2) Result
    Six prism 537 24.162 Non-Explosion
    Six prism 585 28.674 Non-Explosion
    Six prism 664 36.941 Explosion
    Six prism 746 46.562 Explosion
    Six prism 800 53.504 Explosion
    Six prism 1 162 112.880 Explosion
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    表  2  40Cr调质钢的Johnson-Cook模型参数[8]

    Table  2.   Johnson-Cook parameters of 40Cr quenched and tempered steel[8]

    A/(MPa) B/(MPa) C m n Tr/(K) ε0/(s-1) Tm/(K)
    905 226 0.03 0.83 0.21 20 0.04 1 673
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    表  3  B炸药的点火模型参数

    Table  3.   The major parameters of explosive B

    I/(s-1) b a x G1 c d y G2 e g z
    44×106 0.667 0 7 850 0.222 0.667 2 660 0.333 1 3
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    表  4  材料的侵蚀因子

    Table  4.   Erosion factors of materials

    Material Erosion type Erosion factor
    Tungsten alloy Geometric strain 1.5
    40Cr Geometric strain 1.5
    Explosive B Geometric strain 1.5
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    表  5  不同长径比下的比动能阈值

    Table  5.   Specific kinetic energy threshold under different λ

    λ Specific kinetic energy threshold/(MJ/m2)
    Same area Same mass
    0.15 6.41 -
    0.25 8.97 -
    0.50 17.39 10.25
    0.75 26.08 20.87
    1.00 34.78 34.78
    1.50 52.17 70.12
    2.00 69.56 114.78
    2.50 86.95 168.94
    3.00 104.34 227.86
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  • [1] 梁争峰, 袁宝慧.破片撞击起爆屏蔽B炸药的数值模拟和实验[J].火炸药学报, 2006, 29(1):5-9. doi: 10.3969/j.issn.1007-7812.2006.01.002

    LIANG Z F, YUAN B H.Numerical simulation and experimental study of the initiation of shielded composition B impacted by fragment[J].Chinese Journal of Explosives & Propellants, 2006, 29(1):5-9. doi: 10.3969/j.issn.1007-7812.2006.01.002
    [2] 张先锋, 陈惠武, 赵有守.射弹冲击引爆带壳炸药数值模拟[J].弹道学报, 2005, 17(2):24-27. doi: 10.3969/j.issn.1004-499X.2005.02.005

    ZHANG X F, CHEN H W, ZHAO Y S.The critical condition of shelled explosive initiated by projectile[J].Journal of Ballistics, 2005, 17(2):24-27. doi: 10.3969/j.issn.1004-499X.2005.02.005
    [3] 熊冉, 李孝玉, 魏晗.破片冲击引爆带金属壳体屏蔽炸药临界条件研究[J].爆破, 2015, 32(4):136-140. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2015.04.026

    XIONG R, LI X Y, WEI H.Critical condition of metal shelled explosive initiated by fragment [J].Blasting, 2015, 32(4):136-140. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2015.04.026
    [4] 傅华, 谭多望, 李涛, 等.钨射弹引爆带盖板炸药阈值工程计算方法[J].含能材料, 2008, 16(1):100-102. doi: 10.3969/j.issn.1006-9941.2008.01.028

    FU H, TAN D W, LI T, et al.Engineering calculation on threshold velocity of covered explosives impacted by tungsten projectile [J].Chinese Journal of Energetic Materials, 2008, 16(1):100-102. doi: 10.3969/j.issn.1006-9941.2008.01.028
    [5] ROSLUND L A.Initiation of warhead fragments (Ⅰ.normal impacts): NOLTR 73-124[R].White Oak, MD: Naval Surface Weapons Center, 1973.
    [6] CURTIS J P, MILLS J T, LYNCH N J, et al.An analytical model for high velocity impact on confined explosive configurations [J].Int J Impact Eng, 2006, 33(1):210-218. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=1212228a26ca8e0e716e6b36ed67f7f3
    [7] 王林, 李晓辉, 刘永付, 等.基于比动能标准的战斗部杀伤威力评价方法研究[C]//2012年航空试验测试技术学术交流会.桂林, 2012.
    [8] 张丰收, 姚海波, 崔凤奎, 等.40Cr调质钢高速冷滚打热力耦合数值模拟[J].机械工程材料, 2014, 38(8):101-107. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GXGC201408023.htm

    ZHANG F S, YAO H B, CUI F K, et al.Research on coupled thermo-mechanical numerical simulation of high speed cold rolling for 40Cr quenched and tempered steel[J].Materials for Mechanical Engineering, 2014, 38(8):101-107. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GXGC201408023.htm
    [9] 李银成.均匀炸药冲击起爆和起爆后的行为[J].高压物理学报, 2005, 19(3):247-256. http://www.gywlxb.cn/CN/abstract/abstract438.shtml

    LI Y C.Behaviors of initiation and after-initiation for homogeneous explosives[J].Chinease Jouranl of High Pressure Physics, 2005, 19(3):247-256. http://www.gywlxb.cn/CN/abstract/abstract438.shtml
    [10] 李小笠, 屈明, 路中华.三种破片对带壳炸药冲击起爆能力的数值分析[J].弹道学报, 2009, 21(4):72-75. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ddxb200904018

    LI X L, QU M, LU Z H.Numerical simulation on the impact effect of three type fragments impacting steel-covered charge [J].Journal of Ballistics, 2009, 21(4):72-75. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/ddxb200904018
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  • 收稿日期:  2016-11-13
  • 修回日期:  2017-03-21

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