Page 49 - 《含能材料》优秀论文（2019年）

182 孙宝平，段卓平，刘彦，皮爱国，黄风雷

表 6 钨材料参数 ［2］ 为 71.1 μs，点 火 温 度 为 696 K。 当 破 片 撞 击 速 度 为
Table 6 Parameters for tungsten ［2］ 453 m·s 时，装药发生点火反应，点火时间 79.5 μs，点
-1
ρ E ν σ y k c -1
material 火温度为 674 K。当破片撞击速度为 452 m·s 时，装
/g·cm -3 /GPa /GPa /W·m ·K -1 /J·kg ·K -1
-1
-1
tungsten 19.30 360 0.22 15.6 168.4 133.8 药最高温度为 667 K，而后温度下降，损伤装药未能达
到点火温度，损伤装药未发生点火反应，因此，受损伤装
Note： ρ is density. E is Young′s modulus. ν is Poisson′s ratio. σ y is yield
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stress. k is thermal conductivity. c is heat capacity. 药点火对应的破片撞击临界速度为 452～453 m·s 。
这与破片撞击装药实验得到的临界撞击速度 446.9 ～
3.3.2 计算结果 -1
449.4 m·s 吻合较好。这与文献［2］中破片撞击未损
运行 3.2 节计算结果得到的重启文件 d3dump 01 伤装药点火的结果存在一定差异，这是由于装药在受
和图 8 计算模型，进行完全重启动计算。采用“升‐降” 到冲击损伤后，部分网格节点已经分离，破片挤入损伤
法 ［14］ ，获得受冲击波损伤后的装药在破片撞击下发生 装药内部后的运动时间、距离均变长，与装药相互作用
点火对应的临界速度范围。图 9 给出了受损伤装药在 的时间也在增长，所需的撞击点火速度低于未损伤装
破片撞击下的温升云图。图 9a 中 61.1 μs 时刻装药最 药。实验和数值模拟均表明，装药损伤对破片撞击点
高温度为 498 K，图 9b 中，71.1 μs 时刻装药温度→∞， 火 起 到 了 敏 化 作 用 ，降 低 了 破 片 撞 击 点 火 的 临 界 速
装药发生点火。 度。由于冲击损伤装药后，装药内部产生微裂纹、颗粒

脱落等细观损伤，当损伤装药再次受到破片撞击后，内
部裂纹有可能在挤压作用下成为闭合裂纹，闭合裂纹
摩擦生热，为装药温升和点火贡献了部分热量，数值模
拟并未考虑这些影响因素，导致了数值模拟得到的装
药点火临界撞击速度值高于实验值。

a. t=61.1 μs

图 10 三种速度撞击损伤装药最高温度曲线对比
Fig.10 Comparison between maximum temperature curves of
damaged charge under the impacts of three kinds of velocities

b. t=71.1 μs
4 结 论
图 9 受损伤装药在破片撞击下的温升云图
Fig. 9 Contours of temperature rise of pre‐damaged charge
under fragment impact （1）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
采用升‐降法获得受损伤装药被破片撞击点火对 拟，受损伤装药点火对应的破片撞击临界速度为 452～
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应的临界速度，为 453~452 m·s 。图 10 给出了破片 453 m·s ，与实验得到的临界速度 446.9～449.4 m·s -1
-1
-1
撞击速度分别为 458，453，452 m·s 时损伤装药中最 吻合较好，从而验证了此方法的可行性。
高温度单元的曲线对比。为了与破片撞击未损伤装药 （2）受冲击波损伤装药的破片撞击点火临界速度明
点火进行对比，图中的时间是从破片撞击开始，而并不 显要低于未损伤装药，装药受损伤状态对破片撞击感度
是从装药起爆冲击炸药开始。由图 10 可知，当破片撞 起到了敏化作用，从而降低了破片撞击点火的临界速度。
-1
击速度为 458 m·s 时，装药发生点火反应，点火时间 （3）受冲击损伤装药的内部产生微裂纹、颗粒脱

Chinese Journal of Energetic Materials，Vol.27, No.3, 2019（178-183） 含能材料 www.energetic-materials.org.cn