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W型微爆索聚能射流计算及数值模拟

朱正军  
【摘要】:随着爆炸聚能切割技术的发展,人们开始广泛利用微型聚能爆炸切割索(微爆索)去切割金属及其它脆性材料。本文为了切割某水下设备的有机玻璃密封装置,设计了一种采用了挠性炸药,带有W型药型罩的微爆索,并对其性能进行了研究。 本文从试验、理论计算和数值模拟三个方面对W型微爆索进行了研究。首先根据挠性炸药的传爆能力设计了截面尺寸为2.5*2.5 mm的微爆索,并通过10mm有机玻璃切割试验验证了该微爆索的传爆能力和切割能力;然后根据现有的聚能射流准定常理论,给出了一种带侧壁药型罩的射流计算方法,编程计算了药型罩不同位置的压垮速度、压垮角和射流速度,分析了侧壁对射流速度的影响,结果表明了同尺寸的W型药型罩和V型药型罩,前者的射流速度更大,侵彻能力更强;最后利用LS-DYNA非线性动力学程序对W型微爆索侵彻钢板及有机玻璃靶板进行了数值模拟,模拟结果证明了该W型微爆索用于韧性材料时最佳炸高大于零,而用于脆性材料时最佳炸高接近于零。另外在数值模拟时采用了自适应网格重划分、多物质ALE及SPH三种不同算法,发现在计算聚能射流侵彻这类大变形的非线性动力学问题时,三种算法的计算精度相差不多,而SPH算法不需要定义接触,不会发生网格畸变,且容易跟踪粒子信息获得位置、速度和加速度等结果,因此SPH算法在这类问题的数值计算方面更为适合。


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