多面聚能裝藥結(jié)構(gòu)是指在同一個(gè)裝藥的四周均勻布置多個(gè)相同的藥室和藥型罩,且每個(gè)藥室的炸藥由同一起爆點(diǎn)起爆。多面聚能裝藥起爆后形成多股射流,達(dá)到多元?dú)康?因此已被應(yīng)用于軍事和民用工程,特別是油氣井射孔、巖石定向斷裂控制爆破、多面線性切割等廣泛地使用該技術(shù)。由于多面聚能效應(yīng)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值,對其進(jìn)行系統(tǒng)地研究具有十分重要的意義。 由于實(shí)驗(yàn)涉及到炸藥的爆轟、彈殼的破碎飛散以及聚能射流的侵徹等過程,高溫、高速、高危險(xiǎn)性增加了實(shí)驗(yàn)的難度,而且傳統(tǒng)的解析方法無法準(zhǔn)確地描述復(fù)雜運(yùn)動(dòng)過程的特點(diǎn)以及規(guī)律。同時(shí),考慮到實(shí)驗(yàn)成本等因素,必須尋求能夠代替實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究的方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛快發(fā)展,數(shù)值模擬成為了一種有效的方法。由于聚能裝藥射流形成及射流侵徹靶板過程的數(shù)值模擬涉及到大變形和多物質(zhì)問題,一直是數(shù)值模擬領(lǐng)域的難點(diǎn)。所以本文的主要研究內(nèi)容之一就是針對此類的大變形、多物質(zhì)問題,探討和研究適合的數(shù)值模擬算法；其次,利用理論分析、數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用研究相結(jié)合的方法對多面聚能裝藥結(jié)構(gòu)及藥型罩結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化,并對不同裝藥結(jié)構(gòu)的藥型罩壓垮變形過程、射流侵徹機(jī)理和侵徹性能進(jìn)行研究。 本文首先介紹了光...

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 聚能裝藥發(fā)展概況
        1.2.2 聚能裝藥射流形成機(jī)理研究情況
        1.2.3 聚能射流的斷裂和穩(wěn)定性研究
        1.2.4 聚能射流侵徹機(jī)理研究
    1.3 聚能裝藥的數(shù)值模擬
    1.4 藥型罩的研究
        1.4.1 純金屬藥型罩的材料研究
        1.4.2 復(fù)合藥型罩材料的研究
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 應(yīng)用SPH算法的聚能裝藥數(shù)值模擬研究
    2.1 前言
    2.2 光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法SPH
        2.2.1 SPH方法的思想和基本方程
        2.2.2 光滑粒子方法支持域、核函數(shù)和光滑長度
    2.3 本構(gòu)和狀態(tài)方程
    2.4 SPH程序代碼編寫
        2.4.1 SPH程序模塊
        2.4.2 粒子搜索方法
        2.4.3 不同物質(zhì)交界面的處理
        2.4.4 時(shí)間積分格式
    2.5 一個(gè)小算例
    2.6 LS-DYNA程序中SPH及SPH-FEM算法研究
        2.6.1 LS-DYNA程序中SPH或SPH-FEM算法實(shí)現(xiàn)方法
            2.6.1.1 計(jì)算模型的創(chuàng)建
            2.6.1.2 修改K文件
        2.6.2 SPH方法在聚能裝藥射流三維數(shù)值模擬中的應(yīng)用研究算例1
            2.6.2.1 計(jì)算模型
            2.6.2.2 射流形成過程和機(jī)理分析
            2.6.2.3 SPH數(shù)值模擬結(jié)果、有限元模擬結(jié)果及理論計(jì)算結(jié)果的比較和分析
            2.6.2.4 初始相鄰光滑粒子數(shù)對計(jì)算結(jié)果的影響分析
            2.6.2.5 不同粒子近似公式對計(jì)算結(jié)果的影響
            2.6.2.6 SPH算法討論
        2.6.3 SPH-FEM、ALE算法在射流侵徹問題中的應(yīng)用研究算例2
            2.6.3.1 SPH-FEM、ALE數(shù)值模擬結(jié)果
            2.6.3.2 實(shí)驗(yàn)
            2.6.3.3 SPH-FEM、ALE仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
            2.6.3.4 討論
        2.6.4 SPH-FEM算法特性的研究算例3
            2.6.4.1 計(jì)算模型
            2.6.4.2 SPH-FEM數(shù)值模擬結(jié)果與分析
            2.6.4.3 SPH-FEM仿真結(jié)果與ALE、理論計(jì)算及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
                2.6.4.3.1 ALE方法數(shù)值模擬
                2.6.4.3.2 理論計(jì)算
            2.6.4.4 實(shí)驗(yàn)
            2.6.4.5 SPH-FEM與ALE仿真結(jié)果的比較
            2.6.4.6 SPH-FEM結(jié)果與理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
            2.6.4.7 討論
    2.7 本章總結(jié)
第3章 多面聚能裝藥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 多面聚能裝藥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化
        3.2.1 彈藥室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.2 不同起爆方式的影響
    3.3 藥型罩幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化
        3.3.1 幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原理
        3.3.2 雙錐藥型罩結(jié)構(gòu)的正交優(yōu)化設(shè)計(jì)
            3.3.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)因數(shù)、水平的設(shè)計(jì)
            3.3.2.2 雙錐罩小錐角底面半徑理論計(jì)算
            3.3.2.3 數(shù)值模擬計(jì)算模型
        3.3.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析
            3.3.3.1 雙錐藥型罩的成型機(jī)理
            3.3.3.2 不同雙錐罩結(jié)構(gòu)參數(shù)對射流成型性能影響
        3.3.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        3.3.5 小結(jié)
    3.4 單錐銅罩不同重量、壁厚變化率、曲率對射流速度影響
    3.5 銅鋁雙層藥型罩的研究
    3.6 本章小結(jié)
第4章 聚能射流侵徹計(jì)算模型
    4.1 引言
    4.2 射流速度和長度的理論計(jì)算
        4.2.1 理論計(jì)算公式
        4.2.2 理論計(jì)算結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果的比較
    4.3 射流侵徹模型
        4.3.1 射流侵徹公式
        4.3.2 雙面聚能裝藥結(jié)構(gòu)侵徹算例1
            4.3.2.1 計(jì)算模型
            4.3.2.2 數(shù)值模擬計(jì)算射流速度
            4.3.2.3 射流穿深的計(jì)算
            4.3.2.4 算例1的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
            4.3.2.5 算例1小結(jié)
        4.3.3 單面聚能裝藥結(jié)構(gòu)侵徹算例2
            4.3.3.1 計(jì)算模型和數(shù)值模擬結(jié)果
            4.3.3.2 射流侵徹深度的理論計(jì)算--雙虛擬點(diǎn)源原理
            4.3.3.3 算例2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
            4.3.3.4 算例2小結(jié)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 多面聚能效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 引言
    5.2 藥型罩的制備
    5.3 侵徹實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 雙面聚能彈和雙錐藥型罩的侵徹實(shí)驗(yàn)
        5.3.2 四面聚能彈和雙錐藥型罩的侵徹實(shí)驗(yàn)
        5.3.3 雙面聚能彈和粉末藥型罩的侵徹實(shí)驗(yàn)
        5.3.4 改進(jìn)的四面聚能彈侵徹實(shí)驗(yàn)
    5.4 鎢銅粉末藥型罩正交試驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 多面聚能效應(yīng)的工程應(yīng)用研究
    6.1 引言
    6.2 案例一：多面聚能切割彈在礦井卡鉆事故中的應(yīng)用研究
        6.2.1 工程背景介紹
        6.2.2 技術(shù)難點(diǎn)及方案
        6.2.3 多面聚能彈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        6.2.4 多面聚能彈的爆炸切割機(jī)理研究
            6.2.4.1 計(jì)算模型
            6.2.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果與分析
            6.2.4.3 實(shí)驗(yàn)研究
        6.2.5 實(shí)踐結(jié)果
        6.2.6 小結(jié)
    6.3 案例二：聚能切割彈在深水下橋墩沉降事故中的應(yīng)用研究
        6.3.1 工程背景介紹
        6.3.2 技術(shù)難點(diǎn)與研究方案
        6.3.3 聚能彈的設(shè)計(jì)
        6.3.4 聚能彈爆炸切割過程數(shù)值模擬研究
        6.3.5 數(shù)值模擬結(jié)果分析
        6.3.6 工程實(shí)踐結(jié)果與討論
        6.3.7 小結(jié)與討論
    6.4 本章總結(jié)
第7章 全文總結(jié)
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 存在的問題及工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
讀博期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3736082