基于有限元的某线型聚能切割装置失效分析

发布时间：2017-09-18 10:11

  本文关键词：基于有限元的某线型聚能切割装置失效分析

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【摘要】：线型聚能切割属于三维问题,涉及到炸药的爆轰,材料在高温、高压和高应变下的大变形等复杂力学问题,很难使用传统的力学公式来描述。以前对线型聚能装药的研究主要以试验为主,随着计算机技术和数值模拟技术的不断发展,数值模拟已经成为一种重要的研究线性聚能装药的方法。本文针对某线型聚能装置在起爆时出现一端起爆而一端未爆的现象进行研究,首先使用数值模拟方法,分析了该装置出现起爆故障的可能原因,发现起爆器的偏转角度对起爆影响很大,并通过分析起爆器两侧切割索起爆所需的时间,发现起爆器两侧能量分配不一样,且当偏转角度过大时,起爆器一侧的切割索由于起爆能量不足,将不能被起爆,并通过试验验证了该结论。针对偏转角度过大时,起爆器一侧的切割索由于起爆能量不足而无法起爆的情况提出了两点改进措施:第一,使用冲击波感度较高的炸药,可以降低起爆所需的能量,能有效解决该装置出现的起爆故障;第二,使用冲击波阻抗较高的垫片,可以提高起爆能量的利用率,一定程度上可以降低出现起爆故障的几率。并通过试验研究了冲击波感度对起爆性能的影响。针对该装置,使用正交优化法设计了一种“V”型切割索,并通过试验研究了该“V”型切割索的起爆和切割性能。最后将其与“U”型切割索进行对比,发现该“V”型切割索形成的射流细长,速度高,在相同的切割深度下装药量更少,且V型切割索的最佳炸高比U型切割索小,可以进一步减小该装置的结构尺寸。
【关键词】：线型聚能装药 起爆失效 数值模拟 正交优化
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG48
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景11
• 1.2 聚能射流发展简史11-13
• 1.3 线型聚能装药技术国内外研究现状13-17
• 1.3.1 国外研究现状13-15
• 1.3.2 国内研究现状15-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第2章 某聚能切割装置失效的有限元分析18-39
• 2.1 某线型聚能切割装置结构与失效分析18-22
• 2.1.1 某线型聚能切割装置功能及结构介绍18-21
• 2.1.2 失效原因21-22
• 2.2 失效有限元分析22-33
• 2.2.1ANSYS/LS-DYNA简介22-23
• 2.2.2 本构模型参数23-27
• 2.2.3 有限元模型27-29
• 2.2.4 失效数值模拟分析29-33
• 2.3 试验验证研究33-37
• 2.3.1 试验方案设计33-35
• 2.3.2 试验结果分析35-37
• 2.4 试验与数值模拟结果对比分析37-38
• 2.5 本章小节38-39
• 第3章 U型线性聚能切割装置优化设计研究39-51
• 3.1 炸药冲击波感度对起爆性能的影响39-43
• 3.1.1 切割索装药介绍39-40
• 3.1.2 数值模拟计算40-42
• 3.1.3 计算结果分析42-43
• 3.2 垫片材料对起爆性能的影响43-48
• 3.2.1 垫片材料介绍43-44
• 3.2.2 数值模拟计算44-45
• 3.2.3 计算结果分析45-48
• 3.3 试验验证研究48-49
• 3.3.1 试验设计48
• 3.3.2 试验结果分析48-49
• 3.4 本章小节49-51
• 第4章 “V”型切割索的正交优化研究及试验研究51-67
• 4.1 “V”型切割索结构分析51-52
• 4.2 正交优化分析52-61
• 4.2.1 参数选取52-53
• 4.2.2 构造正交表53-55
• 4.2.3 结果分析55-59
• 4.2.4 优化模型分析59-61
• 4.3 试验验证61-64
• 4.3.1 试验设计61-62
• 4.3.2 试验结果分析62-64
• 4.4 与“U”型切割索对比分析64-66
• 4.5 本章小节66-67
• 第5章 结论与展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 松全才,金韶华,李文;俄罗斯切割索的现状[J];爆炸与冲击;1997年04期

2 夏卫国,李裕春,顾文彬,欧阳春;线型聚能射流形成过程的数值模拟[J];火工品;2003年04期

3 赵松喜;;切割索切性能数值分析[J];科技视界;2012年24期

4 唐献述;王树民;翟国锋;;金属型材线型聚能爆炸切割试验与数值模拟研究[J];井冈山大学学报(自然科学版);2013年06期

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本文编号：874898