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高能传爆药装药结构研究及起爆过程数值模拟

作　者: 曹雄
导　师: 胡双启
学　校: 中北大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 钝感弹药冲击起爆传爆药装药结构数值模拟
分类号: TJ450
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 534次
引　用: 8次
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内容摘要

钝感主装药的出现,对引信爆炸序列中的传爆药柱提出了更新的要求,即传爆药柱必须要有足够的输出用于可靠起爆钝感主装药。传统的圆柱形传爆药柱很难适应钝感主装药的可靠引爆要求。针对该问题,本论文通过理论分析、数值模拟和科学实验相结合,研究了几种高能结构传爆药柱的设计理论和起爆过程,达到了提高输出的目的,为钝感弹药的发展提供了有力的技术支持。 1.综合运用炸药冲击起爆理论、有效装药理论、聚能效应理论、波形控制理论及拐角效应等理论,设计了环形、锥环形、凹球形(包括外圆凹球形和外锥凹球形)和半球形四种新型传爆药装药结构,并对其起爆特点进行了详细的理论分析。其中锥环形和凹球形结构设计属于首次研究。 2.首次将多点起爆技术应用于环形、锥环形结构传爆药柱的起爆过程。设计了适用于环形、锥环形传爆药柱起爆的四点和八点同步起爆网络,并对它们的同步时间进行了分析计算。 3.利用LS-DYNA有限元分析软件对四种结构传爆药柱的起爆过程进行了数值模拟,得到了与理论分析相一致的结果。并且首次对环形、锥环形传爆药柱在多点起爆条件下径向汇聚过程进行了数值模拟,得到了汇聚过程及轴向传播的细致过程图象。 4.综合利用多种方法对四种新型结构传爆药柱的起爆威力进行了实验研究。实验结果表明: 1) 多点起爆条件下环形传爆药柱的起爆威力较圆柱形提高约57%。八点起爆效果优于四点起爆效果; 2) 多点起爆条件下锥环形传爆药柱的起爆威力较圆柱形提高约65%;八点起爆效果优于四点起爆效果; 3) 凹球形传爆药柱起爆威力较圆柱形提高约55%。外锥凹球形起爆威力大于外圆凹球形;

全文目录

1. 绪论  20-35
  1.1 研究目的及意义  20-21
  1.2 国内外研究状况  21-33
    1.2.1 国外研究状况  21-27
    1.2.2 国内研究状况  27-33
  1.3 本文研究内容  33-35
2. 高能传爆药装药结构设计理论研究  35-51
  2.1 炸药的冲击起爆机理  35-38
    2.1.1 均质炸药的冲击起爆机理  35-36
    2.1.2 非均质炸药的冲击起爆机理  36-38
  2.2 传爆药起爆能力的影响因素分析  38-41
  2.3 高能传爆药装药结构设计理论依据  41-46
    2.3.1 有效装药理论  41-42
    2.3.2 拐角效应理论  42-43
    2.3.3 聚能效应理  43-44
    2.3.4 波形控制理论  44-46
  2.4 传爆药起爆能力理论研究  46-50
    2.4.1 有效冲击起爆能量  46-47
    2.4.2 冲击起爆能力  47-49
    2.4.3 结构效应  49-50
  2.5 本章小节  50-51
3. 高能传爆药装药结构设计  51-74
  3.1 引言  51
  3.2 高能传爆药装药结构设计  51-56
    3.2.1 环形传爆药柱结构设计  52-53
    3.2.2 锥环形传爆药柱结构设计  53-54
    3.2.3 凹球形传爆药柱设计  54-56
    3.2.4 半球形传爆药柱设计  56
  3.3 高能传爆药柱装药结构理论分析  56-73
    3.3.1 环形及锥环形传爆药柱的起爆过程分析  56-65
    3.3.2 凹球形传爆药柱的起爆过程分析  65-68
    3.3.3 半球形传爆药柱结构特点分析  68-73
  3.4 本章小节  73-74
4. 高能传爆药装药结构起爆过程数值模拟  74-109
  4.1 引言  74
  4.2 LS-DYNA有限元分析软件  74-79
  4.3 环形及环锥形传爆药柱起爆过程数值模拟  79-93
    4.3.1 传爆药及其爆轰产物本构参数的确定  79-80
    4.3.2 数值模拟计算模型及采用的算法  80-81
    4.3.3 数值模拟的结果与分析讨论  81-93
  4.4 凹球形传爆药柱起爆过程数值模拟  93-104
    4.4.1 凹球形传爆药柱数值模拟的计算模型及采用的算法  93-95
    4.4.2 凹球形传爆药柱数值模拟算结果及分析  95-104
  4.5 半球形传爆药柱起爆过程数值模拟  104-107
    4.5.1 计算模型  104-105
    4.5.2 数值模拟结果  105-107
  4.6 本章小节  107-109
5. 用于起爆环形、锥环形传爆药柱的多点起爆网络设计  109-125
  5.1 引言  109
  5.2 多点起爆网络设计理论依据及设计原则  109-113
    5.2.1 基本思想  109
    5.2.2 小尺寸装药的非理想爆轰波传播理论  109-111
    5.2.3 多点同步起爆网络的特征  111-112
    5.2.4 多点同步起爆网络的设计原则  112-113
  5.3 环形及锥环形传爆药的多点同步起爆网络的设计  113-119
    5.3.1 用于起爆环形传爆药的多点同步起爆网络的设计  113-116
    5.3.2 用于起爆锥环形传爆药的多点同步起爆网络的设计  116-117
    5.3.3 环形及锥环形传爆药的多点同步起爆网络压药模具的设计  117-119
  5.4 同步起爆时间分析  119-124
    5.4.1 “一入四出”同步起爆网络的同步时间分析  120-122
    5.4.2 “一入八出”同步起爆网络的同步时间分析  122-123
    5.4.3 影响起爆同步性的因素  123-124
  5.5 本章小节  124-125
6. 高能传爆药装药结构实验研究  125-150
  6.1 引言  125-126
  6.2 环形及锥环形传爆药柱起爆能力测试实验  126-136
    6.2.1 实验方法及原理  126-127
    6.2.2 实验装置  127-128
    6.2.3 实验条件  128-129
    6.2.4 实验准备  129-132
    6.2.5 实验结果及分析  132-136
  6.3 凹球形传爆药柱起爆能力测试实验  136-142
    6.3.1 实验方法  136
    6.3.2 实验装置  136
    6.3.3 实验条件  136-137
    6.3.4 实验结果及分析  137-138
    6.3.5 外锥凹球形传爆药柱起爆威力进一步验证实验  138-141
    6.3.6 外锥凹球形传爆药柱尺寸匹配研究  141-142
  6.4 半球形传爆药柱起爆能力测试实验  142-148
    6.4.1 实验方法  143
    6.4.2 实验装置  143
    6.4.3 实验条件  143
    6.4.4 实验结果及分析  143-144
    6.4.5 半球形传爆药柱与埋入式圆柱形对比实验  144-148
  6.5 本章小节  148-150
7. 结论  150-152
参考文献  152-159
作者攻读博士期间发表的论文及取得的研究成果  159-161
致谢  161

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