Page 45 - 《含能材料》优秀论文（2019年）
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            文章编号：1006‐9941（2019）03‐0178‐06

            破片撞击损伤装药点火数值模拟


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            孙宝平 ，段卓平 ，刘 彦 ，皮爱国 ，黄风雷                 3
            （1. 首都经济贸易大学 安全与环境工程学院，北京 100070；2. 城市群系统演化与可持续发展的决策模拟研究北京市重点实验
            室，北京 100070；3. 北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室，北京 100081）
            摘   要： 为了研究冲击波和破片撞击复合作用下装药点火机理，采用先冲击波损伤装药、后破片撞击已损伤装药的实验方法，获得
                                                              -1
            受冲击装药点火对应的破片临界撞击速度为 446.9～449.4 m·s 。采用 LS‐DYNA 程序，基于节点约束‐分离法对装药冲击波损伤
            进行数值模拟，而后用完全重启动方法对冲击损伤装药在破片撞击下的点火反应过程进行二次模拟，通过“升‐降”法得到受冲击损
                                                       -1
            伤装药点火对应的破片临界撞击速度为 452～453 m·s ，实验和数值模拟结果吻合较好。结果表明，可采用节点约束‐分离方法和
            完全重启动数值模拟技术进行冲击波和破片复合作用下装药点火数值模拟；受冲击波损伤装药的破片撞击点火临界速度明显要低
            于未损伤装药，装药受损伤状态对破片撞击感度起到了敏化作用，从而降低了破片撞击点火的临界速度。
            关键词：冲击波；破片；点火；数值模拟；节点约束‐分离方法；完全重启动方法
            中图分类号：TJ55；O389                   文献标志码：A                                    DOI：10.11943/CJEM2018198







                                                                 冲击波损伤和破片撞击共同作用，其点火特性与单一
            1   引 言                                              的破片撞击点火机理并不相同。受冲击波损伤后的装
                                                                 药，其内部损伤会影响撞击感度，与完整装药的撞击感
                装药在战场环境极易受到冲击波和破片的共同
                                                                             ［5］
                                                                 度有一定区别 。由于装药的冲击损伤需要采用流固
           （复合）作用，其响应状态是装药安全性研究中的重点，
                                                                 耦合方法，建模网格数量大，装药损伤不易描述，冲击
            国 内 外 学 者 对 其 进 行 了 广 泛 研 究 。 A. R. Gushanov
                                                                 波和破片复合作用下装药点火方面的数值模拟研究较
              ［1］
            等 通过破片撞击炸药实验，提出了撞击起爆模型，并
                                                                 少，因此，开展冲击波和破片复合作用下装药点火数值
            嵌入自主研发的 LEGAK‐3D 程序中进行了数值模拟。                         模拟研究具有重要的理论意义。
            段卓平等    ［2-3］ 开展了破片撞击装药点火、起爆等实验和                         为此，本研究首先对装药进行冲击损伤，再进行破
                               ［4］
            数值模拟。王树山等 进行了钨合金撞击仿真战斗部                              片撞击，获取受冲击损伤装药点火对应的临界撞击速
            实验，得出破片撞击炸药起爆的原因可分为冲击起爆                              度；采用节点约束‐分离方法及带化学反应的热‐弹塑
            和机械刺激起爆两种。以上研究主要集中在破撞击完                              性模型描述装药损伤和点火，使用完全重启动方法得
            整装药的起爆机理方面，而装药在战场环境中常受到                              到受冲击损伤装药点火对应的临界撞击速度，对实验
                                                                 结果予以验证。
            收稿日期：2018⁃07⁃20；修回日期：2018‐09⁃12
            网络出版日期：2018‐12‐20                                    2  实验部分
            基 金 项 目 ：安 全 生 产 重 特 大 事 故 防 治 关 键 技 术 科 技 项 目（BEI‐
            JING‐0002‐2018AQ）；国 家 自 然 科 学 基 金 NSAF 项 目（U1630113）；
                                                                     冲击波和破片复合作用下装药起爆实验可采用分
            教 育 部 新 世 纪 优 秀 人 才 支 持 计 划（NCET‐12‐0037）；北 京 市 教 育 委
            员会科学技术研究计划项目（KM201710038002）                         步方法实现。步骤如图 1 所示：首先进行预冲击波加
            作 者 简 介 ：孙 宝 平（1976-），男 ，博 士 ，讲 师 ，主 要 从 事 爆 炸 力 学 、炸  载使装药产生损伤，再对损伤装药进行破片撞击，得到
            药安全方面的研究。e‐mail：sunbaoping@cueb.edu.cn
                                                                 破片撞击受冲击损伤装药的点火临界速度范围。
            通 信 联 系 人 ：段 卓 平（1965-），男 ，教 授 ，博 士 生 导 师 ，主 要 从 事 工
                                                                     被发装药为 JO‐8 炸药，主要成份为 HMX95%、高
            程力学、爆炸与冲击动力学、爆轰与安全研究。
            e‐mail：duanzp@bit.edu.cn                             聚物粘结剂 3.7% 和蜡钝感剂 1.3%。被发装药尺寸为
            引 用 本 文 ：孙 宝 平 ,段 卓 平 ,刘 彦 ,等 . 破 片 撞 击 损 伤 装 药 点 火 数 值 模 拟 [J]. 含 能 材 料 ,2019,27(3):178-183.
            SUN Bao‑ping, DUAN Zhuo‑ping, LIU Yan,et al. Numerical Simulation on Damaged Charge Ignition by Fragment Impact[J]. Chinese Journal of Energetic
            Materials（Hanneng Cailiao）,2019,27(3):178-183.
            Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.3, 2019（178-183）  含能材料       www.energetic-materials.org.cn
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