温压炸药在不同环境下爆炸冲击波的仿真与试验研究

摘要

本文主要通过理论分析、数值模拟、敞开空间静爆试验、有限空间静爆试验四种方法，研究了不同配方的温压炸药在不同环境中的爆炸冲击波特性。通过理论研究，阐述分析了温压炸药在敞开空间中作用机理及其冲击波的传播规律;结合数值模拟软件AUTODYN，阐述分析了温压炸药在有限空间中的作用机理，以及准静态压力的经验计算公式。通过对不同装药参数的温压炸药在敞开空间中的爆炸过程进行数值模拟研究，确定能够使温压炸药爆轰较为完全的中心传爆药比例、中心传爆药密度与主装药装药密度。装药参数对爆炸近场的冲击波超压值有一定影响，而对爆炸中远场的影响较小。当中心传爆药比例为8％、中心传爆药装药密度为1.753、主装药装药密度为1.95时，温压炸药在爆炸近场冲击波超压值最高。通过对不同壳体约束强度的温压炸药进行野外静爆试验，运用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟，得到了壳体约束强度对温压炸药爆炸特性的影响规律。裸装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值大于带壳装药，铝壳体装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值较钢壳体装药高;数值模拟得到的冲击波曲线形态、峰值及冲量与试验结果吻合较好，且裸装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较带壳装药早，铝壳体装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较钢早;初始冲击波超压值受壳体厚度影响较大，壳体的存在使冲击波的传播滞后。通过有限空间中的静爆试验，研究密闭条件下铝氧摩尔比对温压炸药爆炸性能的影响，在有限空间中测量了不同铝氧摩尔比温压炸药的冲击波峰值超压、冲量与准静态压力值，并用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟。当温压炸药铝氧摩尔比在0.5～0.8之间时，冲击波峰值超压、冲量与准静态压力值较高，能量输出效应较佳;数值模拟得到的冲击波曲线形态、峰值超压、冲量及准静态压力与试验结果吻合较好;采用Miller余项能较为合理地描述温压炸药的后燃特性。