非均质凝聚炸药二维冲击起爆实验与Lagrange分析研究

【摘要】：本文主要通过实验,拉格朗日分析方法和数值模拟对固体炸药的冲击起爆过程进行研究,通过实验研究得到冲击波成长为爆轰波的过程或冲击波在炸药中衰减的过程,通过拉格朗日分析方法得到炸药的反应速率方程的参数,从而架起了实验与数值模拟的桥梁,通过数值模拟对固体炸药的冲击起爆过程进行研究,将模拟得到的结果与实验结果进行比较,从而验证在模拟以及拉格朗日分析是否正确。本文在各个方面都取得了一定的进展。 在实验方面:本文在实验当中采用了先进的二维拉氏传感器,采用的二维拉氏实验方法,实际上是利用隔板实验方法作为加载系统,利用先进的二维拉氏量计测量试件中的起爆和熄灭过程。基本上克服了上述一维方法的不足。 在Lagrange分析方面:本文通过对粗颗粒包复TNT进行小隔板试验,得到了粗颗粒包复TNT的起爆和熄灭的两种状态,并且对两种状态进行了Lagrange分析,得到同样的JWL状态方程和点火增长模型反应速率方程,说明了Lagrange分析方法的完备性——标定的参数适用于同种炸药的各种状态。采用Lagrange分析方法可以对基于JWL状态方程的固体炸药的点火增长模型的反应速率方程进行标定,得到了相关的参数。计算得到的JWL状态方程参数和反应速率方程参数可以直接用于有限元程序DYNA3D计算,应用非常广泛,从而架起了实验与理论模型和数值模拟间的桥梁。首次分析了炸药中的冲击波作用下的熄灭过程,从本文标定的反应度曲线可以看出冲击波在熄灭的过程中,待测炸药仍然有局部化学反应。 在数值模拟方面:利用Is-dyna程序,本文通过Lagrange分析得到的点火增长模型的参数对整个冲击起爆过程进行了模拟,结果与实验的结果比较吻合。验证了标定参数的实用性,说明了拉格朗日分析可以架起模拟与实验的桥梁,为冲击起爆工作者找到一种研究方法。