爆轰波斜冲击金属介质理论在聚能装药药型罩设计中的应用研究第30卷第7期振动与冲击JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK爆轰波斜冲击金属介质理论在聚能装药药型罩设计中的应用研究张洋溢,龙源,何洋扬,纪冲,谢全民(1.解放军理工大学工程兵工程学院,南京210007;2.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京10081;3.北京63956部队,北京100093)摘要:将爆轰波斜冲击金属介质理论引入聚能药型罩罩高参数设计中,运用LS—DYNA显式动力学软件对爆轰波斜入射铜介质进行了仿真计算,得到了接触位置压力峰值P与入射角.之间的关系,数值仿真结果和理论计算值,试验值均吻合得较好.基于仿真计算和理论分析,得出了圆锥形和球缺形药型罩点起爆条件下罩高参数确定的工程算法,并将其应用于一种组合式战斗部的设计中.该方法为药型罩高度的确定提供了基于理论分析方面的设计依据,丰富了聚能装药战斗部的设计方法.关键词:爆轰波;斜冲击;数值仿真;药型罩:TJ413文献标识码:AApplicationofobliqueimpacttheoryofdetonationwavesattheexplosive-metalinterfaceindesignofshapedchargeZHANGYang—yi一,LONGYuan,HEYang—yang,JIChong一,XIEQuan—min,(1.EngineeringInstituteofEngineerCorps,PLAUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210007,China;2.StatekeyLaboratoryofExplosionScienceandTechnology,BIT,Beijing10081,China;3.63956Units,Beijing100093,China)Abstract:Theobliqueimpacttheoryofdetonationwavesattheexplosive—metalwasappliedindesignofshapedLS—DYNA.Thenumericalsimulationresultscoincidedwellwiththetheoreticalcalculationonesandexperimentaldata.Anengineeringmethodtocalculatetheproperlinersheightoftaperedandsphericalshapedlineswasestablishedundertheconditionofone—abasistodeterminelinerheight,andenrichedthedesignmethodsofshapedchargewarhead.Keywords:detonationwave;obliqueimpact;numericalsimulation;liner高能炸药平面爆轰波与金属平板的斜相互作用,近年来引起了国外许多着名学者的关注,Walsh…,Cheretl2等人分别研究了炸药与u,Cu及Al平板的斜相互作用.而在聚能装药设计中,爆轰波与金属药型罩的相互作用,其作用过程本质上也是一个爆轰波斜冲击过程.一直以来,对药型罩高度这一聚能装药重要参数的设计主要还是凭借经验,试验与数值模拟等手段来——PER理论是基于圆锥形药型罩的假设,认为锥顶角和罩壁厚不变,起始爆轰波为平面波.但实际上,大部分聚能装药还是采用简单,可靠的单点起爆方式,起爆后在装药基金项目:北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室开放式基金项目(KFJJ10—2M)收稿日期:2010—04—26修改稿收到日期:2010—06—28第一作者张洋溢男,博士生,1984年6月生的技术手段还很难生成绝对理论上的平面爆轰波,通常形成的是具有较大曲率半径的准平面波;且随着金属药型罩的形状越来越多样化(如:圆锥罩,球缺罩,喇叭罩,楔形罩和组合罩等),更加细致的分析一般情况化就不能被忽略了.基于上述原因,本文将炸药——金属接触爆炸领域的经典理论与算法引入到聚能药型罩罩高参数设计中,结合理论分析运用数值分析软件,对爆轰波斜入射铜介质进行了仿真计算,并将计算结果与前人的实验进行了比对,证明计算结果正确,有效,并得出了两种药型罩点起爆条件下,罩高参数确定的工程算法.该研究为药型罩高度的确定提供了基于理论分析方面的设计依据,丰富了聚能装药战斗部的设计方法,能够对战斗部药型罩的设计提供技术支持.1爆轰波斜冲击金属介质作用理论计算当爆轰波波阵面与介质表面呈一定角度向介质传第7期张洋溢等:爆轰波斜冲击金属介质理论在聚能装药药型罩设计中的应用研究215波传播到与炸药相接触的介质表面,向介质中传人一个斜冲击波,同时也向爆轰产物反射回来一个斜反射波,斜反射波可能是冲击波,也可能是膨胀波,其性质不仅与炸药,介质的物理特性有关,并且还与斜爆轰波的入射角度有关.另外,即使在爆轰产物内反射回斜冲击波,还有正规斜反射和非正规斜反射之分,其情况比爆轰波对介质垂直入射以及爆轰波对刚性壁面的斜反射问题都要复杂的多.以正规斜反射为例(如图1所示),下面...