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.
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-11-19
  • 修回日期:  2013-01-23

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