高能传爆药装药结构研究及起爆过程数值模拟

【摘要】：钝感主装药的出现,对引信爆炸序列中的传爆药柱提出了更新的要求,即传爆药柱必须要有足够的输出用于可靠起爆钝感主装药。传统的圆柱形传爆药柱很难适应钝感主装药的可靠引爆要求。针对该问题,本论文通过理论分析、数值模拟和科学实验相结合,研究了几种高能结构传爆药柱的设计理论和起爆过程,达到了提高输出的目的,为钝感弹药的发展提供了有力的技术支持。 1.综合运用炸药冲击起爆理论、有效装药理论、聚能效应理论、波形控制理论及拐角效应等理论,设计了环形、锥环形、凹球形(包括外圆凹球形和外锥凹球形)和半球形四种新型传爆药装药结构,并对其起爆特点进行了详细的理论分析。其中锥环形和凹球形结构设计属于首次研究。 2.首次将多点起爆技术应用于环形、锥环形结构传爆药柱的起爆过程。设计了适用于环形、锥环形传爆药柱起爆的四点和八点同步起爆网络,并对它们的同步时间进行了分析计算。 3.利用LS-DYNA有限元分析软件对四种结构传爆药柱的起爆过程进行了数值模拟,得到了与理论分析相一致的结果。并且首次对环形、锥环形传爆药柱在多点起爆条件下径向汇聚过程进行了数值模拟,得到了汇聚过程及轴向传播的细致过程图象。 4.综合利用多种方法对四种新型结构传爆药柱的起爆威力进行了实验研究。 实验结果表明: 1) 多点起爆条件下环形传爆药柱的起爆威力较圆柱形提高约57%。八点起爆效果优于四点起爆效果; 2) 多点起爆条件下锥环形传爆药柱的起爆威力较圆柱形提高约65%;八点起爆效果优于四点起爆效果; 3) 凹球形传爆药柱起爆威力较圆柱形提高约55%。外锥凹球形起爆威力大于外圆凹球形;