调查覆盖的冲击起爆指控在冲击波和碎片的影响

文摘

在当前工作,一系列循序渐进的研究方法已经被应用于解决近场的破坏性影响强烈的冲击波和高速碎片覆盖充电。在第一步中,由于高速碎片覆盖板的缺陷简化为渗透级距,然后,这些等级是用来评估冲击波载荷的影响因金属板覆盖着。在下一步中,我们开发了一个理论模型考虑到冲击发起指控叛逃金属板覆盖着。起爆标准加上激波演化特征是应用于指定炸药爆轰的至关重要的条件。应用有限元程序为例,提出控告的冲击起爆过程的仿真(当TNT布满了一个包含渗透的钢板切口),然后,数值模拟验证了实验结果。最后,数值模拟的结果和理论模型应用于评估激波强度的影响,覆盖金属板的厚度和渗透的几何特性切口压充电冲击起爆。应用最小二乘法来确定关键的起始标准(n和K)。理论计算结果发现与数值模拟得到的高度一致,表明覆盖金属板大大促进了充电保护。这些结果也表明了,级别可能会破坏的防护功能覆盖板和切口的大小和形状影响临界爆轰距离。非接触爆炸的临界爆轰距离是25和81毫米3毫米厚压TNT的存在和没有45 #钢筋板,分别。结果显示,增加覆盖板包含圆柱直径的缺口增加压TNT临界爆轰距离。在处理包含通常的覆盖板反射平截头体,然而,我们发现任何增加正常反射斜率可以减少压TNT临界爆轰距离。

1。介绍

武器技术的最新进展,安全,特别安全的指控在外部负载的情况下,吸引了研究人员的极大关注。爆炸冲击波和高速碎片是弹头爆炸和壳碎片的产物。事实上,传统弹药的爆炸碎片的影响结果从两个主要的破坏荷载因素1,2]。覆盖板的结构性能也有显著影响爆轰。考虑到这一点,研究人员研究了冲击起爆的片段和片段组覆盖电荷结构(3- - - - - -6]。沃克和韦斯利(7)热爆炸理论应用于研究的爆炸和冲击性能pbx - 9404和其他爆炸材料。他们得出的结论是,p²t=C传统非均匀炸药的启动判据,可以应用到考虑的爆炸和影响不敏感弹药。的同情爆炸数值模拟bare-bonded pbxn - 109炸药,陆et al。8)调查了对裸露的炸药爆炸冲击波的影响。豪et al。9)使用欧拉数值模拟软件的同情爆炸基于覆盖。在他们的研究中,他们分析了爆炸冲击波影响受体在短距离的殉爆的指控。他们还试图找出殉爆是如何影响覆盖板,捐赠者炸药,殉爆距离和壳壁厚度。王等人。10)数值模拟GHL炸药同情爆炸在钢壳找出捐赠者电荷壳厚度会影响交感神经的距离。使用分布式实验方法、畅明(11]调查费用的综合效应下起爆碎片和冲击波和分析碎片影响起爆考虑爆炸损伤由于冲击波加载。的反应有缺陷的金属覆盖费用超近场强度冲击波从弹药安全的角度研究了。因此,评价的冲击起爆爆炸冲击波发出缺陷金属覆盖的指控(考虑弹药的安全性设计)是至关重要的。

在这项研究中,按TNT(实例)和覆盖板(45 #钢)申请的调查覆盖的冲击开始收费。提出了一种理论模型考虑到冲击开始与有缺陷的钢板覆盖费用。应用数值模拟方法分析冲击的影响开始指控覆盖着有缺陷的钢板进行近场强大的冲击波。数值模拟的有效性是通过一些实验,证实了理论计算和数值模拟应用于评估覆盖板初始化和各种等级的影响大小。距离影响冲击开始应用于指定重要的起始条件。

2。理论分析

图1显示缺陷的冲击起爆模型metal-covered应用于目前的研究。这个有缺陷的钢筋电荷由供体和受体的指控以及覆盖板包含渗透切口。捐赠者的半径是用收费r和覆盖板的厚度H和梯度α分别在与受体密切接触。圆柱形和球形指控有相同的质量;爆轰距离是h。带激波的二维平面假设,忽略稀疏波的影响,我们使用了叠加和反射冲击波原理分析冲击波的进化过程(冲击波传播在空气和冲击波叠加和反射板切口)。

2.1。冲击波传播

贝克的方程可以应用测量峰值超压引起的空气冲击波在空中爆炸后(12]。 在哪里代表了冲击波的峰值超压R标距。

2.2。激波反射

正常反射现象发生在一个正常的激波反射由于爆打一个坚实的墙,当爆炸空气冲击波反射由点撞击地面,或者当两波与可比强度碰撞凝聚介质。根据激波极曲线和Hugoniot方程,我们会12] 在哪里 表示压力和密度由反射波和应用代表额叶之间的角度的反射波和坚实的墙。 分别代表之前的压力和密度反映。假设空气为理想气体,可以说建立正常所需的条件反射已经实现了。 在哪里是额之间的角度的入射波和坚实的墙。 是流体的速度、声速和冲击波速度波后,分别。根据这个方程,可以得出的结论是,正常反射的决心之前并不存在 。根据微分方程的激波, 。这表明,正常的反射条件实现。

2.3。冲击波叠加

局势也两个冲击波强度碰撞与激波时情况反映后触及刚性墙。方程应用于计算反射引起的超压冲击波触及刚性墙可以表示为(12] 在哪里θ是额叶之间的角的两个冲击波和B从反射参数连续条件获得什么时候θ=θ_cr。 在哪里是关键的入射角。

由于电波的阻抗是低于反射波,压缩波反映在空气和传输到炸药。牛顿第三定律的基础上和连续界面条件下,粒子界面结束有相同的速度和反射和传输后施加同等的压力;因此,人会 在哪里n表示这两种媒体的声阻抗率,T透射系数,P_e表面施加的压力是爆炸性的。由于更低的空气声阻抗比炸药,n往往是无限的。因此,可以认为,透射系数(T= 2)等于获得的弹性波反射的刚性墙。

3所示。数值模拟

分析冲击起爆过程中有缺陷的金属覆盖,我们应用AUTODYN-2D模拟冲击起爆的金属覆盖费用包含渗透切口。几个因素如空气域,受体,有缺陷的覆盖板,和捐助费用考虑在有限元计算模型,如图2。受体和捐赠者指控圆柱压TNT, 35毫米的直径和高度和30毫米。同时,覆盖板的厚度是3毫米,较高层和较低层的切口的大小是不同的。纯欧拉算法应用于执行数值计算,起始点被认为是在供体电荷表面中心,和网格大小是1毫米分为10段。具体材料参数覆盖板和TNT炸药表中列出1(13,14]。点火的参数和生长活性受体模型如表所示2(14]。

4所示。验证测试

为了分析数值模拟的有效性,验证测试是用于覆盖充电冲击开始获得covered-pressed TNT炸药殉爆距离在非接触爆炸。图3显示冲击开始了电荷和轴对称数值计算模型。测试设备包括受体,捐赠,升压,雷管,45 #钢筋板,见证板,PPR的袖子。受体负责直接联系与45 #钢筋板和PPR管应用于分离45 #钢筋板和捐助。PPR袖子的高度应用于四个非接触爆炸测试是15日,20日,24日,26日和30毫米,覆盖板的厚度是3毫米。这项工作中所使用的受体和捐赠者指控都是圆柱压TNT和捐赠者的高度和直径30毫米35毫米,分别。同样的高度和直径,承兑人收取15 - 50毫米,分别。PPR管的内外直径是33.7毫米和40毫米,分别。见证板材料是45 #钢,直径200毫米和100毫米的厚度。受体电荷是放置在见证板用于恢复和判断受体的爆炸。

表3显示了数值模拟和实验结果的冲击引发了指控与不同的爆轰距离。下表1,covered-pressed TNT炸药殉爆距离非接触爆炸是在26毫米的范围和关键殉爆距离通过非接触爆炸数值模拟是24.5毫米。实验和数值模拟结果之间的偏差小于6.12%。因此,得出的结论是,数值仿真结果与测试结果高度一致。

图4图表显示了比较见证板变形的实验和数值模拟结果每隔20毫米。受体电荷爆炸后,轻微抑郁症形成的中间见证板和环形坑形成的内在优势。数值计算的深度和直径坑中间的见证板是2.2毫米和55.3毫米,和相应的实验值是2.0毫米和54.2毫米,分别。数值计算深度和直径的环形坑的边缘见证板1.2毫米和5.6毫米,从实验测试获得相应的值是1.1毫米和5.2毫米,分别。数值和实验值之间的偏差获得见证板坑的深度和直径不超过3.49%和9.10%,分别。因此,它被发现,数值模拟结果与实验结果吻合良好。

5。分析和讨论

5.1。仿真和理论结果的对比

高斯点是用来测量压力在不同等级点充电爆炸的时刻。从上述获得的值模拟和理论模型比较表4。假设低等级直径是固定的,人员变化的梯度覆盖板通过设置上切口直径和决定的影响覆盖在六个不同条件下爆炸。反射和叠加的压力来自下面的数值模拟和理论计算进行了比较。理论之间的最大差异值和衰减的压力被发现是11.55%,和理论值之间和反射压力为7.45%。同时,最大差异理论和叠加冲击波压力值为17.43%。根据研究结果,可以得出结论,理论值与仿真结果一致。

炸药爆轰标准强冲击波载荷作用下可以表示为 在哪里τ是爆炸和冲击波,之间的时间间隔p在爆炸冲击波压力接口,n是经验常数,K是一个explosive-related参数。长期持续的低压冲击波可以爆炸的压力只有当炸药界面p低于临界启动压力 。

随着对炸药的压力低于临界爆轰压力,低压冲击波可能导致爆轰时只应用于炸药收费相对较长时间。因此,第二个形式的冲击起爆判据 是应用。n和K是用来考虑爆轰特性。根据表中提供的数据2,n= 2.12,K= 1.24e12(国际单位制)是通过最小二乘法;可以得出结论,简化的理论模型和冲击起始判据通过拟合以及受主炸药爆轰特性在应用空气冲击波在一定程度上可以充分描述。

5.2。冲击起爆过程分析

调查缺陷metal-covered冲击开始收费,我们分析了受体的不完整的爆炸和爆轰成长过程使用覆盖板上下切口直径1毫米和5.5毫米和4毫米和1毫米,分别。图5显示了典型的爆炸压力在不同受体电荷乘以冲击开始在上下覆盖板切口直径1毫米和5.5毫米,分别42毫米的高度。根据图5,最初的捐助费用被引爆,冲击波到达板切口表面覆盖t= 13 。此外,图清楚地表明,叠加的激波发生在受体上表面和覆盖板压力达到586 MPa。受体负责一旦引爆冲击波到达临界起始值(5μ爆炸和创建了一个高压波,迅速蔓延到爆炸性的内层。爆炸发生在22日完成 。在这种情况下,爆轰压力达到21.2的绩点。图6提出了一种典型的爆炸压力云图在不同受体电荷乘以冲击开始在上下覆盖板切口直径1毫米和4毫米,分别和42毫米的高度。根据这个数字,冲击波击中了受体表面t= 13和覆盖板切口是叠加的。然而,覆盖板不超过220 MPa的压力。几微秒,压力增加但水平仍低于临界起爆能量。在18岁 ,冲击波离开无反射边界和受体电荷仍完好无损。

图7(一)显示计点的分布,相邻高斯点之间的距离是0.1厘米。完整和不完整的受体爆炸收取覆盖板上下切口直径5.5毫米和1毫米和4毫米和1毫米和高度42毫米给出数据7 (b)和7 (c),分别。数字1 - 7图7(一)代表的位置受体在自下而上的顺序。的比较数据7 (b)和7 (c)表明,施加于受体表面电荷达到502 MPa的压力只有在上下覆盖板切口1和5.5毫米直径,分别。爆炸材料瞬间反应的压力增加,获得了3.8的绩点的最大压力。爆炸加剧,最大压力达到22.2的绩点12毫米远离受体表面电荷和稳定爆轰状态保持不变。在上下覆盖板切口直径1毫米和4毫米,分别冲击波压力在受体表面电荷达到220 MPa。几微秒后,承兑人施加最大的压力,达到1.48的全科医生。然而,这种压力并不足以引起受体电荷反应。此外,一旦轴向和侧向稀疏波,压力对承兑人拒绝随着传播深度的增加和受体没有达到爆发点。

5.3。切口覆盖板的大小的影响

调查覆盖板切口的影响大小的覆盖,通过考虑覆盖板上下直径的至关重要的作用在冲击波叠加和反思,似乎是必要的。由于上述数值模拟的精度高,我们有数值模拟缺陷metal-covered电荷冲击开始通过改变越来越低的档次。表1总结了仿真结果的殉爆距离覆盖的指控与各种切口尺寸。非接触爆炸的临界爆轰距离是25和81毫米3毫米厚压TNT的存在和没有45 #钢筋板,分别。根据所得结果,增加覆盖板包含圆柱的直径等级增加压TNT临界爆轰距离。与平截头体覆盖板级,增加正常反映边坡在正常反射 降低压TNT临界爆轰距离。

非线性最小二乘法应用于定量分析覆盖板切口尺寸效应对爆轰距离。(8)所示,这种方法也使评估通过拟合切口尺寸和爆轰距离之间的关系。 在哪里切口的斜率,是爆轰距离,是冲击起爆的特征参数与炸药的性质和板覆盖。通过拟合的数据表5( ; ),人们很容易获得的值。图8显示了切口斜率和爆轰距离之间的关系。

6。结论

在目前的研究中,试图制定一个理论模型,表示震惊起始与渗透级钢筋的指控。数值模拟结果应用于确定开发了理论计算模型的有效性和可验证性。根据获得的实验结果,提出了数值模拟的有效性确认。

从本研究得出了以下的结论:(1)从数值模拟结果与实验结果是一致的,比较了基于临界起始距离和见证板变形。根据获得的结果,当使用纯欧拉算法,计算模型可以有效地考虑了冲击开始收费。(2)在这项研究中,使用的最小二乘方法的决心n和K(关键的起始标准)。结果表明,在近场爆炸冲击波的存在,理论模型可以更优化占了爆轰特性。因此,该模型可以作为可靠的冲击开始调查的理论参考。(3)非接触爆炸的临界爆轰距离是25和81毫米3毫米厚压TNT的存在和没有45 #钢筋板,分别。根据所得结果,增加覆盖板包含圆柱的直径等级增加压TNT临界爆轰距离。与平截头体覆盖板级,增加正常反映边坡在正常反射( )降低压TNT临界爆轰距离。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金China-NSFC(批准号11672138)。

引用

1. 李x Song-lin、y Shi-qing和y“安全标准体系的弹药和炸药,”安全与环境工程,19卷,第89 - 85页,2012年。视图:谷歌学术搜索
2. z罗森博格和大肠Dekel,终端弹道Springer海德堡,多德雷赫特伦敦纽约,2012年。
3. h . k . j . Chen Ching, f . Allahdadi“触觉烈性炸药的爆轰高速度的影响,“《材料力学和结构,卷2,不。9日,第1721 - 1701页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. a . r . Gushanov: a . Volodina g . v .别洛夫v . n . Khvorostin和d . m . Isheev”数值模拟实验的低速冲击HMX-based他使用炸药转换启动动力学,”精力充沛的材料杂志,28卷,不。1、50 - 65年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. l .钱,m . g .冯,“研究终端密集的片段集群影响钢板的影响。第一部分:分析模型”,影响工程的国际期刊没有,卷。31日。6,755 - 767年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. l .钱和m .曲”研究终端密集的片段集群影响钢板的影响。第二部分:数值模拟”,影响工程的国际期刊没有,卷。31日。6,769 - 780年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. f·e·沃克和r . j .韦斯利,“关键能源heteropterous冲击引发的爆炸,”炸药Stoffe,17卷,不。1,第四,1969页。视图:谷歌学术搜索
8. 下午豪、y . k .黄和A·l·阿尔布克尔”之间的爆轰波传播的数值研究弹药,”诉讼爆炸的第七届国际研讨会安纳波利斯,页1055 - 1061年,医学博士,美国,1982年7月。视图:谷歌学术搜索
9. i . j . Lochert j.p. Lu和d·l·肯尼迪,“模拟交感反应休息pbxn - 109,”《钝感弹药和精力充沛的材料技术研讨会2006年4月,纽约,美国。视图:谷歌学术搜索
10. c . c . Wang j.y. Wu朗et al .,“壳炸药的爆轰测试和数值模拟”,爆炸和冲击波,30卷,第158 - 152页,2010年。视图:谷歌学术搜索
11. o . y .畅明z . p .段b . p .太阳,y . Liu和f·l·黄”试验研究起始的冲击波和碎片的影响下,“爆炸和冲击波,33卷,不。1,第66 - 63页,2013。视图:谷歌学术搜索
12. j . h .王二维非定常流和冲击,科学出版社,北京,1994。
13. c . g . Chen Zhong-Fu, j·l·道,“45钢,Johnson-cook失败模型”《中国力学学会的学术会议2005年3月,北京,中国。视图:谷歌学术搜索
14. j .徐郭平“二维冲击启动测试和拉格朗日分析异构聚合炸药,“湖南大学,湖南,中国,2005年,硕士论文。视图:谷歌学术搜索

版权

版权©2021 Xingwang陈等。这是一个开放的分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。