单枚射孔弹作用下射孔枪管动态响应研究

摘要

射孔作业时射孔管柱的爆炸冲击动力学响应是井下管柱系统振动、变形乃至损伤的主要原因.为研究射孔段管柱冲击波加载规律以及管柱动力学响应规律,建立单枚射孔弹地面试验系统,针对该系统建立单枚射孔弹作用系统有限元模型并采用ANSYS/LS-DYNA解算器进行数值计算.通过数值计算所得测点应变值与地面试验数据一致性比对,验证计算模型可靠性.分析计算结果发现:射孔爆炸诸元作用过程的时序性,会导致冲击加载产生时间、空间上的强烈非对称性;射孔弹结构非对称性,会使枪管壁面压力非对称分布,弹后方壁面压力载荷峰值最高但作用时间不长,弹前方壁面压力峰值稍低,但作用时间较长,弹侧方壁面动力学响应程度介于上述二者之间;枪管高危区即塑性应变区主要出现在射孔弹所在位置附近管壁,由于射流侵彻作用,最大等效塑性应变出现在管壁射孔附近;当枪管足够长后,其内端面加载冲击波可认为是平面波.