强度介质界面不稳定性发展规律研究

发布时间：2021-08-25 01:02

　　界面不稳定性是自然科学和工程技术领域的重要研究内容,是天体物理、地球物理、ICF等众多学科共同关心的问题之一。以往的研究大多是针对流体界面不稳定性发展规律的,随着工程问题的逐步明确,工程应用的界面不稳定性发展大多会涉及到强度介质界面,强度介质界面不稳定性发展越来越成为应用中的主要问题之一。因此,深入探讨强度介质在复杂持续加载以及强冲击作用下诱发的界面不稳定性问题,对于自然科学研究以及重大工程项目的顺利开展意义重大。本文首先针对界面不稳定性问题的研究需要,在弹塑性流体力学欧拉方法基础上进行了混合网格封闭性模型、爆轰、自适应网格加密等计算功能扩展,设计了根据流场情况确定合适计算区域的算法,能够有效提升计算效率。其次,利用定常及简单变加速度条件下界面不稳定性问题,对程序的计算结果进行了验证,计算结果与文献中的理论和计算结果符合。对定常加速度下金属界面不稳定性的计算,得到强度材料界面扰动不发展的稳定性条件,与不可压缩弹塑性介质的理论结果进行了对比分析。第三,以斜波加载条件下金属界面不稳定性问题为对象,构造了斜波加载条件缓慢加速金属飞片。通过改变扰动波长、振幅、飞片厚度、材料屈服强度等因素,研究... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：107 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１?ＬＸ－１７在持续冲击压力下的压力历史曲线??

?基本一致。其中，下标Ｎ和ＣＪ分别为尖点和Ｃ－Ｊ状态。以１４．９７ＧＰａ持续压力冲击ＬＸ－１７??炸药，计算网格为〇．〇〇５ｍｍ，图２．１展示了不同时刻的压力空间分布，爆轰波经过一段??距离形成稳定爆轰。??对于柱形炸药从一端起爆，爆轰波沿着炸药向另一端传播，由于侧面的稀疏效应，??与一维爆轰相比爆速会降低，即炸药的直径效应。对于ＰＢＸ９５０２炸药柱，以３１．５ＧＰａ??压力冲击药柱引爆炸药，图２．２为爆轰波在药柱内的传播速度与药柱的曲率关系，其中，??实心点线为实验结果Ｐ８７］，空心点线为计算结果。空心方形为０．１ｍｍ网格结果，空心圆??为０．０２５ｍｍ结果，可以看到，数值模拟结果有收敛到实验值的趋势。另外，当爆速低??于７．３ｋｍ／ｓ时爆轰波会逐渐熄灭［１８７］，在计算中也观察到，较小的药柱在较高的冲击压力??下（３１．５ＧＰａ），爆轰波在药柱内能够持续较长距离，但是，在较低的冲击压力下（如??１４ＧＰａ）爆轰波传播较短距离就熄灭了。???表２．１?炸药ＴＡＴＢ稳定爆轰状态???ｖｏｎ?Ｎｅｕｍｍａｎ?尖点?ＣＪ?点???Ｄ?／ｋｍｘｓ＇１?ＰＮ?／ＧＰａ?ＶＮ／Ｖ〇?ＵＮ?／ｋｍ＾ｓ－１?ＰＣＪ?／ＧＰａ?ＶＣｊＡ＾〇?Ｕｇ／ｋｎｉｘｓ＇１??实验?７．５％?３５．５?０．６７５７?２．４６０?２７．５?０．７４９２?１．９１??计算?７．６７５?３６．０?０．６７５２?２．４８３?２８．３?０．７４３０?１．９６??ｊ?■?ｉ?■?■?■?？?ｉ?＇?■?■?■?！?■?■?■?■■?ｉ?？?■■?■??Ｓ?—－ｆ、－１??Ｉ?：??１０?－?－??０?

扰动区保护块，即与扰动块相邻的网格块（可以跨加密级）。自适应计算区域算法假设??扰动的发展是连续展开的，仅需检测扰动块及其保护块的扰动状态，时间积分仅在扰动??块上推进。扰动区与扰动区保护块的关系如图２．３所示。值得注意的是，在计算所有网??格块的时间积分算法中，子块发生扰动父块也标记发生扰动，与仅计算叶网格块不同，??不论该邻块是否为叶网格块，扰动都会影响扰动块的父块的邻块。??Ｘ??Ｘ?——９！?Ｍ???Ｘ?Ｘ?ＸＸ??Ｔｉｆ！??Ｘ?——??Ｘ???ｎ???ＸＸ?ＸＸ??Ｘ?ｘ?Ｘ??（ａ）仅计算叶网格块?（ｂ）计算所有网格块??实心圆为受扰动块，空心圆为递归产生的扰动块，叉号为扰动区保护块??图２．３扰动区保护块示意图??在初始化完计算块数据，根据不同的算法，如叶网格块推进或推进所有网格块，检??测相应网格块的扰动状态，进而设置扰动区保护块，形成初始的扰动标记。在时间推进??之前，先设置扰动区保护块，再检测计算块的扰动状态，计算仅限于扰动块。??统一时间步长、自适应计算区域的时间积分算法的计算流程如下：??Ｉ．


本文编号：3361074