爆轰驱动飞片运动数值模拟

摘要

作为目前常用冲击加载手段的空腔增压式爆轰加载技术,具有平面范围大、布局样品多、信息获取量大等优点,在高压物理、地球物理、空间技术等领域均有广泛的应用.但是,利用爆轰加载技术驱动厚度约2~3mm的无氧铜飞片碰撞无氧铜样品时,难以在样品中获得60GPa以下的冲击压力.为了设计在无氧铜样品中产生60GPa以下冲击压力的低压爆轰加载装置,该文以数值模拟为主,结合少量验证性实验,对(a)爆轰产物经过空气隙驱动飞片;(b)爆轰产物驱动组合飞片;(c)爆轰产物驱动带保护环的飞片中影响飞片运动的因素等问题进行了研究,得到的一些规律性认识,可以为低压爆轰加载装置系列化设计提供指导和参考.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1爆轰产物经过空气隙驱动飞片运动

1.2.2爆轰驱动组合飞片运动

1.2.3爆轰驱动带保护环的飞片运动

1.3本文研究的目的与内容

第二章爆轰驱动和有限元基本理论

2.1爆轰驱动基本理论

2.1.1平面正冲击波关系式

2.1.2炸药-固体介质分界面冲击波初始参量

2.1.3炸药-固体介质分界面运动规律

2.1.4爆轰产物推刚体的运动(k=3)

2.1.5小结

2.2有限元基本理论

2.2.1计算流程

2.2.2网格描述

2.2.3时间积分

2.2.4材料模型

2.3 MSC.Dytran有限元软件

2.3.1 MSC.Dytran的使用范围

2.3.2 MSC.Dytran的理论背景

第三章爆轰加载装置检验实验及其数值模拟

3.1计算模型的构建

3.1.1爆轰产物流场

3.1.2爆轰系统等效装药长度

3.1.3飞片材料模型

3.2检验实验与数值模拟结果的对比及分析

3.2.1接触爆轰驱动飞片运动的一维数值模拟算例

3.2.2检验实验及其二维数值模拟

3.3本章小结

第四章爆轰产物驱动飞片运动数值模拟

4.1爆轰产物驱动飞片运动的数值模拟结果与分析

4.1.1空气隙厚度对飞片击靶速度的影响

4.1.2空气隙厚度对飞片击靶波形的影响

4.2本章小结

第五章爆轰驱动组合飞片运动数值模拟

5.1计算模型构建

5.2不同装药类型飞片运动过程二维数值模拟

5.3不同阻抗比组合飞片运动过程二维数值模拟

5.4不同厚度比组合飞片运动过程二维数值模拟

5.5计算结果图表

5.6本章小结

第六章爆轰驱动带保护环飞片运动数值模拟

6.1计算模型的构建

6.2数值模拟结果

6.3保护环内径对飞片击靶波形的影响

6.4保护环厚度对飞片击靶波形的影响

6.5保护环材料的选择

6.6保护环切口的问题

6.8本章小结

第七章系列化低压爆轰加载装置设计

7.1 20GPa～60GPa低压爆轰加载装置设计

7.2几个GPa～20GPa低压爆轰加载装置设计

第八章全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢