【摘要】：為了精確計算含鋁炸藥水下爆炸特性及其對結(jié)構(gòu)物的毀傷作用,本文利用動力學(xué)有限元程序AUTODYN對典型含鋁炸藥水下爆炸過程進(jìn)行數(shù)值研究,并結(jié)合結(jié)構(gòu)分析程序ABAUQS模擬分析了含鋁炸藥爆炸載荷作用下的水中圓柱殼結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)。首先,以典型含鋁炸藥H-6為對象,研究了鋁粉反應(yīng)模型對含鋁炸藥水下爆炸沖擊波計算的影響。結(jié)果表明,對于含鋁炸藥近場沖擊波,采用標(biāo)準(zhǔn)JWL狀態(tài)方程的計算結(jié)果與真實(shí)值較為吻合；而加入了鋁粉反應(yīng)模型的JWL-Miller狀態(tài)方程能夠更為精確地模擬含鋁炸藥遠(yuǎn)場沖擊波衰減特性。之后,采用JWL-Miller狀態(tài)方程模擬了H-6炸藥的氣泡脈動現(xiàn)象。結(jié)果表明,模擬結(jié)果與實(shí)際值均有較好的一致性,Miller項的加入一定程度上能夠反映出鋁粉二次反應(yīng)放熱對于氣泡能的支持作用。在完成對含鋁炸藥水下爆炸沖擊波和氣泡脈動的模擬研究后,運(yùn)用AUTODYN計算了三種RDX基含鋁炸藥遠(yuǎn)場沖擊波特性,并結(jié)合ABAQUS對含鋁炸藥遠(yuǎn)場沖擊載荷作用下的水下圓柱殼響應(yīng)進(jìn)行模擬,對比并分析了不同炸藥作用下圓柱殼的響應(yīng)規(guī)律和破壞特性：最后,以含鋁炸藥H-6為例,模擬研究了淺水環(huán)境中含鋁炸藥近場沖擊波及氣泡載荷作用下的圓柱殼動態(tài)響應(yīng),分析了不同載荷對于結(jié)構(gòu)體的毀傷作用,所得結(jié)果對于水下兵器裝藥的配方設(shè)計以及艦船的抗爆性能研究都具有一定的指導(dǎo)意義。
【圖文】：

溫高壓的爆轟氣體產(chǎn)物開始膨脹，氣泡對水介質(zhì)的持續(xù)膨脹做功被認(rèn)為是水中沖擊波的逡逑主要能量來源。對于多數(shù)常規(guī)炸藥，炸藥爆轟時壓力波以突躍的形式在水介質(zhì)中傳播，逡逑傳播時波前壓力近似指數(shù)的形式衰減，傳播速度在數(shù)毫秒內(nèi)衰減至聲速。圖２．１所示為逡逑重約１３７ｋｇ的球形藥包爆轟剛結(jié)束后水壓力的變化這種能夠在介質(zhì)中傳播并能導(dǎo)致逡逑介質(zhì)的壓強(qiáng)、溫度、密度等物理性質(zhì)間斷式改變的不連續(xù)峰稱之為沖擊波。逡逑１２逡逑

氣泡開始收縮而內(nèi)部壓力上升。在第一階段的膨脹與收縮過后，氣泡由于兩相壓力不同，逡逑會產(chǎn)生一些脈動。由于浮力作用，氣泡會開始向水面移動。氣泡的脈動會產(chǎn)生長時間的逡逑二次壓力波，，量級遠(yuǎn)小于初始壓力波。整個氣泡脈動的過程如圖２．２所示，從左到右逡逑顯示了氣泡動態(tài)特性（脈動與垂直上升）以及所測的周圍水域的相關(guān)沖擊波。逡逑從機(jī)械的角度來看，水下爆炸氣泡可以視為彈簧質(zhì)量系統(tǒng)中的二個振子，中間氣體逡逑代表了彈簧，周圍水域代表了質(zhì)量。彈灻初始時被壓縮并伴隨著阻尼效應(yīng)（主要是出于逡逑聲福射以及紊亂的垂直移動造成）產(chǎn)生一些脈沖
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ560.1

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本文編號：2629490