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 均衡亚克力通透试验和参数摹拟

实验方法实验装置如示,用高速转镜扫描相机和单狭缝技术来测定爆轰波透出端面的波形。平面波透镜炸药选用JO9159,内部采用惰性材料有机玻璃调整波形,底端覆盖一层高能炸药JO9159,起爆方式为单点起爆。
相机的扫描转速为15万转/分钟,狭缝像在底片上的扫描速度为7.5mms-1,中小方框示底片处理后得到的Rt实验数据。
数值模拟状态方程在计算模型中,对JO9159炸药采用三项式的点平面波透镜示意微秒级高压电雷管,2JO9159炸药,3有机玻璃,4反光镜,5高速转镜扫描相机火增长模型,对有机玻璃采用Gruneisen方程。
三项式点火增长模型<7,8>:ddt=I(1-)b0-1-ax+G1(1-)cdpy+G2(1-)egpz(1)式中,是炸药反应度,t是时间,是密度,0是初始密度,单位为gcm-3,p是压力,单位为GPa,I,G1,G2,a,b,x,c,d,y,e,g和z是常数。
反应产物的状态方程采用JWL形式的状态方程:p=A1-wR1Ve-R1V+B1-wR2Ve-R2V+wE0V(2)式中的系数均为待定参数。
Gruneisen方程<9,10>:p=0C21+1-02-a21-(S1-1)+S2+1-S3(+1)2+(0+a)E(3)式中,C为usup曲线的截距,S1、S2、S3是usup曲线斜率的系数,0是Gruneisen系数,a是对0的一阶体积修正。
JO9159炸药化学反应速率方程的参数及爆轰产物状态方程的参数如2所示,有机玻璃状态方程参数如所示,2、3中参数的下标0示材料初始值。JO9159炸药点火增长模型反应速率方程参数计算模型与结果分析在笛卡儿坐标系中建立三维计算模型如所示。
由于测试实验装置为轴对称,故将其剖为原来四分之一的形状,在其两个剖面分别加上关于x,y轴的对称约束。
ABCD区为JO9159炸药部分,CDEF区为有机玻璃,EFGH区为JO9159炸药。采用单点起爆方式,起爆点为A点。
为模型的初分网格,网格划分为六面体形,边长取为1mm.为1.42s时模型的等压分布,由于轴向稀疏波的作用,爆轰产物向后飞散,起爆位置成小山坡状,这时平面波透镜内传播的爆轰波形近似为球面波形。为4s时模型的等压分布,这时有机玻璃已被压缩,由于有机玻璃中的冲击波速度小于高速层炸药的爆速值,造成在同一轴向距离的位置,轰波到达有机玻璃与高速层炸药界面的时间与冲击波沿有机玻璃轴线传播的时间几乎相同,因而使有机玻璃中传播的冲击波波形近似为一平面。为7.32s时模型的等压分布,这时底层JO9159已被起爆,由于侧向稀疏波的作用,平面波透镜成为凸出的腰鼓状,轴向稀疏波的作用使起爆部分的山坡形状进一步扩大。等压分布中靠近轴线位置的爆轰波近似为平面,而边侧的等压分布则由于径向稀疏波的作用向后计算模型的主视计算模型初分网格的主视1.42s时JO9159炸药及有机玻璃中的等压分布4s时JO9159炸药及有机玻璃中的等压分布2s时有机玻璃及底层JO9159炸药中的等压分布爆轰波透出端面波形的计算值弯曲。为爆轰波透出端面波形的计算值与实验值的比较,计算结果与实验值基本相符合,只是在靠近边侧位置的计算结果与实验结果相差较大,这是由于在建模过程中为了计算稳定,对靠近平面波透镜侧面的有机玻璃进行光滑处理后而造成的波形计算失真。
结论应用三维非线性有限元流体动力学程序(ANSYS/LSDYNA)对平面波透镜实验进行了数值模拟,数值模拟中对JO9159炸药采用点火增长模型,炸药爆轰产物采用JWL状态方程,有机玻璃采用Gruneisen方程,计算结果与实验基本相符。所得炸药及有机玻璃参数可用于平面波透镜的设计。