含铝炸药水下爆炸及其作用下的结构体动态响应数值研究

发布时间：2020-04-16 06:29

【摘要】：为了精确计算含铝炸药水下爆炸特性及其对结构物的毁伤作用,本文利用动力学有限元程序AUTODYN对典型含铝炸药水下爆炸过程进行数值研究,并结合结构分析程序ABAUQS模拟分析了含铝炸药爆炸载荷作用下的水中圆柱壳结构的动态响应。首先,以典型含铝炸药H-6为对象,研究了铝粉反应模型对含铝炸药水下爆炸冲击波计算的影响。结果表明,对于含铝炸药近场冲击波,采用标准JWL状态方程的计算结果与真实值较为吻合；而加入了铝粉反应模型的JWL-Miller状态方程能够更为精确地模拟含铝炸药远场冲击波衰减特性。之后,采用JWL-Miller状态方程模拟了H-6炸药的气泡脉动现象。结果表明,模拟结果与实际值均有较好的一致性,Miller项的加入一定程度上能够反映出铝粉二次反应放热对于气泡能的支持作用。在完成对含铝炸药水下爆炸冲击波和气泡脉动的模拟研究后,运用AUTODYN计算了三种RDX基含铝炸药远场冲击波特性,并结合ABAQUS对含铝炸药远场冲击载荷作用下的水下圆柱壳响应进行模拟,对比并分析了不同炸药作用下圆柱壳的响应规律和破坏特性：最后,以含铝炸药H-6为例,模拟研究了浅水环境中含铝炸药近场冲击波及气泡载荷作用下的圆柱壳动态响应,分析了不同载荷对于结构体的毁伤作用,所得结果对于水下兵器装药的配方设计以及舰船的抗爆性能研究都具有一定的指导意义。
【图文】：

温高压的爆轰气体产物开始膨胀，气泡对水介质的持续膨胀做功被认为是水中冲击波的逡逑主要能量来源。对于多数常规炸药，炸药爆轰时压力波以突跃的形式在水介质中传播，逡逑传播时波前压力近似指数的形式衰减，传播速度在数毫秒内衰减至声速。图２．１所示为逡逑重约１３７ｋｇ的球形药包爆轰刚结束后水压力的变化这种能够在介质中传播并能导致逡逑介质的压强、温度、密度等物理性质间断式改变的不连续峰称之为冲击波。逡逑１２逡逑

气泡开始收缩而内部压力上升。在第一阶段的膨胀与收缩过后，气泡由于两相压力不同，逡逑会产生一些脉动。由于浮力作用，气泡会开始向水面移动。气泡的脉动会产生长时间的逡逑二次压力波，，量级远小于初始压力波。整个气泡脉动的过程如图２．２所示，从左到右逡逑显示了气泡动态特性（脉动与垂直上升）以及所测的周围水域的相关冲击波。逡逑从机械的角度来看，水下爆炸气泡可以视为弹簧质量系统中的二个振子，中间气体逡逑代表了弹簧，周围水域代表了质量。弹灻初始时被压缩并伴随着阻尼效应（主要是出于逡逑声福射以及紊乱的垂直移动造成）产生一些脉冲
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ560.1

【相似文献】

相关期刊论文 前6条

1 曹威;何中其;陈网桦;;TNT后燃反应的水下爆炸实验研究与数值模拟[J];高压物理学报;2014年04期

2 张明晓;张立;王神送;;双药包水下爆炸相互作用研究[J];煤矿爆破;2008年04期

3 白苗苗;郭亚丽;王凤;王黎明;;基于变网格的水下爆炸冲击波超压场重建[J];战术导弹技术;2014年04期

4 曹祖贵;郭子如;姚笛;;小水池水下爆炸震动传播的测试[J];煤矿爆破;2010年04期

5 林谋金;马宏昊;沈兆武;范志强;;RDX基铝薄膜炸药与铝粉炸药水下爆炸性能比较[J];化工学报;2014年02期

6 ;[J];;年期

相关会议论文 前10条

1 宫国田;金辉;张姝红;周庆飞;;国外舰艇抗水下爆炸研究综述[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集（上册）[C];2009年

2 宗智;邹丽;倪少玲;;水下爆炸造成结构损伤的理论研究[A];2005年船舶结构力学学术会议论文集[C];2005年

3 赵海涛;王成;宁建国;王万军;;水下爆炸问题的高精度计算方法研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

4 杜志鹏;金辉;杨莉;史少华;;泥沙水底对炸药水下爆炸参数影响研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

5 许斐;周力;张艺凡;宗智;;铝合金船水下爆炸响应的数值研究[A];七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集[C];2010年

6 蔺世龙;刘景昌;辛佩珠;王建军;冶建宏;时贵玉;李斌;陶明德;李光华;王世锋;姚键;周建光;李玉节;杨云川;王庆蓉;高隽;夏云宝;何斌;倪永良;;水下爆炸损伤生物力学及病理形态改变的实验研究[A];第六届全国生物医学体视学学术会议暨第九届全军军事病理学学术会议、第五届全军定量病理学学术会议论文汇编[C];2005年

7 王晓村;;水下爆炸处理软基筑堤法在大型火电厂中的应用[A];广东省电机工程学会2003-2004年度优秀论文集[C];2005年

8 陈高杰;王树乐;贾则;宗智;;考虑空化效应的舰艇水下爆炸仿真研究[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年

9 辛春亮;秦健;徐更光;丁刚毅;;数值模拟软件在水下爆炸模拟中的应用研究[A];第四届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2006年

10 贾则;宋敬利;金辉;张姝红;陈高杰;;水下爆炸结构冲击响应信号的经验模式分解[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年

相关博士学位论文 前7条

1 史汝超;基于虚拟流体方法的水下爆炸计算研究[D];中国科学技术大学;2013年

2 贾宪振;基于通用程序的水下爆炸及其对结构作用的数值模拟研究[D];南京理工大学;2008年

3 贾虎;纤维爆炸索水下爆炸特性与应用研究[D];中国科学技术大学;2011年

4 刘建湖;舰船非接触水下爆炸动力学的理论与应用[D];中国船舶科学研究中心;2002年

5 杨文山;水下接触爆炸舰船局部毁伤及防护机理[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 杨文淼;水下爆炸冲击问题的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

7 陈永念;舰船水下爆炸数值仿真及抗爆结构研究[D];上海交通大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 夏博文;含铝炸药水下爆炸及其作用下的结构体动态响应数值研究[D];南京理工大学;2015年

2 叶帆;水下爆炸空化效应作用下结构响应的数值模拟[D];大连理工大学;2010年

3 闫伟杰;水下爆炸数值模拟研究[D];国防科学技术大学;2007年

4 李佳;基于谱单元法的舰船水下爆炸流固耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

5 刘博;水下爆炸场的数值模拟及加筋矩形板的动力响应[D];华中科技大学;2006年

6 李双;水下爆炸对板壳结构破坏机理研究[D];哈尔滨工程大学;2004年

7 朱枫;水下爆炸气泡脉动与近边界射流特性研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

8 黄超;近场非接触水下爆炸舰船新型防护结构抗爆性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

9 肖玉凤;水下爆炸及随机外力下破损舰船倾覆概率研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

10 师华强;水下爆炸水平集方法数值模拟[D];大连理工大学;2008年

本文编号：2629490