LS-DYNA展开式定向战斗部主装药殉爆研究(4)

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国内外对各种定向战斗部及其殉爆的研究已经比较成熟，但是对于展开式战斗部主装药的殉爆的研究却很少。展开式定向战斗部与其他定向战斗部在结构上有很大的不同，它是通过辅装药的起爆先使战斗部展开到最佳角度后再引爆主装药的，并且辅装药是片状装药而不是普通的辅装药。因此，研究展开式定向战斗部主装药的殉爆问题与其它定向战斗部有很大的不同。

1.2.1 展开式定向战斗部的国内外研究现状

1.2.2 定向战斗部殉爆的国内外研究现状

1.2.3 冲击波传播特性的国内研究现状

1.3 本论文的研究内容及方法

本文主要是通过对展开式定向战斗部辅装药爆炸做功的过程进行数值仿真研究，结合理论分析，得到各设计参量对主辅装药殉爆的影响规律，分析主装药殉爆的临界条件，从而防止主装药在展开过程殉爆，为战斗部总体设计提供依据。

研究的方法及过程如下：

(1) 通过查找分析相关文献资料，理解并掌握展开型定向战斗部的基本结构和作用原理，分析出其理论模型，为计算机建模和比较分析做好准备。展开型定向战斗部的结构复杂，如果采用实际模型进行理论分析显然不利于数学建模与理论分析，因此在进行数值模拟时采用由辅装药、主装药、圆柱铰链三部分组成的简化模型来进行建模分析。

(2) 在ANSYS前处理器中创建展开型定向战斗部的几何模型，通过修改关键字文件，修改辅装药材料模型，添加炸药状态方程和起爆点设置关键字等信息。关键字文件修改完后，将其递交LS-DYNA程序进行求解。在修改关键字时，要先假设隔爆层的厚度和材料，选择一种主装药然后进行数值仿真，得到主装药冲击起爆的临界起爆参数。再以此主装药的参数为参考，改变隔爆层厚度、隔爆层材料参数，进行求解，最后将求解结果递交LS-PREPOST中进行后处理。对主装药的动态响应过程进行数值仿真，得到辅装药爆炸形成的冲击波经过隔爆层、壳体衰减后的几个典型时刻传入到主装药内的压力等值面分布图，再选取炸药里几个典型的单元得到单元内冲击波压力的时程曲线图。然后改变主装药的类型、隔爆层的厚度、隔爆层里的材料类型等参量，研究各设计参量对主辅装药殉爆的影响规律。对比各种情况的结果，分析计算结果，与主装药的临界起爆压力对比，得到引起主装药殉爆的主要因素，选择合适的隔爆层和主装药。

(3) 利用一维爆轰理论、冲击波在惰性介质中的衰减方程、雨贡纽曲线方程、冲击起爆动力学方程等进行理论分析，将数值模拟与理论分析结合起来，为战斗部的总体设计提供依据。

2 展开式定向战斗部主装药的殉爆数值模拟研究

冲击起爆是炸药对压力脉冲的一种动态响应形式，目前广泛应用的冲击起爆临界判据主要有临界起爆压力判据和临界起爆能量判据。临界起爆压力判据是当冲击压力大于炸药的临界起爆压力时，炸药就会起爆。本研究采用临界起爆压力判据来分析展开式定向战斗部主装药的殉爆情况。

2.1 几何模型

展开式定向战斗部的结构复杂，实际作用过程也很复杂。而本文主要研究的是辅装药起爆对战斗部主装药的影响，防止主装药殉爆。为了更直观地对展开式定向战斗部主装药的殉爆研究，主要考虑辅装药起爆时冲击波通过隔爆层、壳体传入到主装药的情况，而不考虑战斗部整个展开过程。因为辅装药起爆在很短的时间里就完成了，这时战斗部也只展开一个很小的角度，本文重点考察的是辅装药起爆时对主装药的影响，所以也暂时不考虑切割铰链的情况。因此本论文采用展开式定向战斗部的简化模型来进行建模和计算。展开式定向战斗部简化模型主要由辅装药、壳体、主装药、铰链、隔离层、隔爆层组成，如图2.1所示。简化模型中设置了隔离层，其作用主要是为了固定辅装药的位置，确定辅装药起爆的压力点，这样可以使展开式定向战斗部展开到最佳角度。因为采用ALE算法，所以还建立了空气域，如图2.2所示。考虑到模型的对称性，实际建模为1/2的模型，将其关于xoz面映射后可以得到全模型。展开式定向战斗部辅装药起爆时战斗部展开的角度很小，模型设置了三个铰链。铰链是通过耦合边界线上重合节点的自由度来实现模型展开的角度的。采用cm-g-μs单位制，战斗部尺寸为φ8cm×10cm,壳体的厚度为0.3cm，辅装药的尺寸为2cm×0.15cm×10cm,空气域为3.6cm×1.15cm×12cm。本文是通过改变隔爆层的厚度来对战斗部主装药的殉爆进行研究，所以隔爆层的的尺寸是变化的，而隔离层的尺寸则会因隔爆层尺寸的变化而变化。隔离层的尺寸对所研究的内容影响不大，所以隔离层的尺寸只要能使辅装药在战斗部中处于合理的位置就行。