沟槽结构飞片的波剖面测量与数值模拟研究

何真 刘寿先 李泽仁 赵锋

何真, 刘寿先, 李泽仁, 赵锋. 沟槽结构飞片的波剖面测量与数值模拟研究[J]. 高压物理学报, 2014, 28(5): 519-524. doi: 10.11858/gywlxb.2014.05.002
引用本文: 何真, 刘寿先, 李泽仁, 赵锋. 沟槽结构飞片的波剖面测量与数值模拟研究[J]. 高压物理学报, 2014, 28(5): 519-524. doi: 10.11858/gywlxb.2014.05.002
HE Zhen, LIU Shou-Xian, LI Ze-Ren, ZHAO Feng. Velocity Profile Measurement of a Flyer with Grooving Structure and Its Numerical Simulation[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(5): 519-524. doi: 10.11858/gywlxb.2014.05.002
Citation: HE Zhen, LIU Shou-Xian, LI Ze-Ren, ZHAO Feng. Velocity Profile Measurement of a Flyer with Grooving Structure and Its Numerical Simulation[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2014, 28(5): 519-524. doi: 10.11858/gywlxb.2014.05.002

沟槽结构飞片的波剖面测量与数值模拟研究

doi: 10.11858/gywlxb.2014.05.002
基金项目: 中国工程物理研究院科学技术发展基金(2011B0401007)
详细信息
    作者简介:

    何真(1988—), 女, 硕士, 主要从事瞬态过程的激光干涉测速技术研究.E-mail:toni_paker@sina.com

    通讯作者:

    刘寿先(1979—), 男,硕士,副研究员,主要从事瞬态过程的激光干涉测速技术研究.E-mail:pion55@163.com

  • 中图分类号: O384

Velocity Profile Measurement of a Flyer with Grooving Structure and Its Numerical Simulation

  • 摘要: 应用线、面结合激光速度干涉仪(VISAR)技术,对点爆散心爆轰产物驱动带沟槽飞片的自由面速度进行了实验测量,获得了飞片表面长12 mm的一条线上点的速度-时间历程,以及飞片起跳后1、3、5 μs 3个特定时刻飞片表面∅10 mm范围内速度的二维分布。同时用LS-DYNA对实验模型进行了数值模拟,所得结果与实验测量结果符合较好,表现出线、面结合VISAR技术在研究非均匀材料动态响应上的应用潜力。

     

  • 图  线-面VISAR系统结构图

    1. Laser; 2.Electro-optic swith; 3.Beam expander; 4.Mirror; 5.Spherical lens; 6.Beam splitter; 7.Imaging lens; 8.Target; 9.Relay lens; 10, 11.Beam splitter; 12.Mirror; 13.Etalon; 14.Imaging lens; 15.Beam splitter; 16.Framing camera; 17.Scanning camera

    Figure  1.  Line-image VISAR system

    图  爆轰加载装置

    Figure  2.  Detonation driving device

    图  飞片结构

    Figure  3.  Constructure of the flyer

    图  飞片自由面速度-时间历程

    Figure  4.  Free surface velocity-time history

    图  飞片自由面速度剖面随时间的演化

    Figure  5.  Free surface velocity profile

    图  飞片运动后3个时刻自由面速度二维分布

    Δt=1 μs Δt=3 μs Δt=5 μs

    Figure  6.  Two-dimensional free surface velocity distribution at 3 particular moment after the flyer start moving

    图  计算模型网格

    (a) Meshing of the whole model (b) Detail of flyer model

    Figure  7.  Meshing of the computational model

    图  飞片自由面速度-时间历程

    Figure  8.  Free surface velocity-time history

    图  飞片自由面速度剖面随时间演化

    Figure  9.  Free surface velocity profile

    图  10  数值模拟与实验结果的对比

    (a)Point P1 in Fig. 7 (b) Point P2 in Fig. 7

    Figure  10.  Comparison of the simulation results and the experiment results

    表  1  炸药与飞片材料参数[10-11]

    Table  1.   Material parameters of explosive and flyer[10-11]

    Material ρ/(g/cm3) DJ/(m/s) pJ/(GPa) A/(GPa) B/(GPa) R1 R2 ω E0
    PETN 1.65 8134 28 753 19.1 5.00 1.78 0.3 0.112
    Material A/(MPa) B/(MPa) n C m D1 D2 D3 D4
    45 steel 507 320 0.28 0.064 1.06 0.72 1.66 0.005 -0.84
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  • [1] Li Z R, Ma R C, Chen G H. Multipoint velocity interferometer system for any reflector[J]. Rev Sci Instrum, 1999, 70(10): 3872-3876. doi: 10.1063/1.1150004
    [2] Li Z R, Ma R C, Chen G H. Multi-point velocity interferometer system for any reflector and its applications[J]. Proc SPIE, 2001, 4183: 275-284. doi: 10.1117/12.424288
    [3] Hemsing W F. Velocity sensing interferometer(VISAR)modification[J]. Rev Sci Instrum, 1979, 50(1): 73-78. doi: 10.1063/1.1135672
    [4] Gidon S, Behar G. Instantaneous velocity field measurements: Application to shock wave studies[J]. Appl Optics, 1986, 25(9): 1429-1433. doi: 10.1364/AO.25.001429
    [5] Robinson D J. Optically relayed push-pull velocity interferometer resolved in time and position[D]. Washington: Washington State University, 2005: 32-45.
    [6] 刘寿先.用于冲击波诊断的线成像激光干涉测速技术[D].绵阳: 中国工程物理研究院, 2008: 18-19.

    Liu S X. Line-Imaging velocity interferometer for shock diagnostics[D]. Mianyang: China Academy of Engineering Physics, 2008: 18-19. (in Chinese)
    [7] 赵海鸥. LS-DYNA动力分析指南[M].北京: 兵器工业出版社, 2003: 149-164.

    Zhao H O. LS-DYNA Dynamic Analysis Guide[M]. Beijing: The Publish of Weapon Industry, 2003: 149-164. (in Chinese)
    [8] 蒋小华, 陈清畴, 李敏, 等.一种小型炸药驱动飞片装置的试验与数值模拟研究[J].含能材料, 2010, 18(6): 670-673. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/hncl201006013

    Jiang X H, Chen Q C, Li M, et al. Experimental and numerical studies on flyer initiation device[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2010, 18(6): 670-673. (in Chinese) http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/hncl201006013
    [9] 胡昌明, 贺红亮, 胡时胜. 45号钢的动态力学性能[J].爆炸与冲击, 2003, 23(2): 188-192.

    Hu C M, He H L, Hu S S. A study on dynamic mechanical behaviors of 45 steel[J]. Explosion and Shock Waves, 2003, 23(2): 188-192. (in Chinese)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-31
  • 修回日期:  2013-07-04

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