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承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
聚能装药对舰船结构的毁伤效应研究
小类:
能源化工
简介:
聚能装药有着极广泛的应用。本文基于SPH方法,对聚能装药的炸药爆轰、金属射流形成以及射流冲击靶板三个阶段进行模拟再现,同时研究分析了装药长度、药型罩锥角和炸高等参数对聚能效应的影响机理。并在此基础上,以某型水面舰船的船体主甲板结构为例,通过计算模拟,比较分析了相同药量的锥孔装药与方形装药对甲板结构的毁伤效应。
详细介绍:
由于炸药爆炸时会产生极高的聚能效应,聚能装药在军事和民用领域都有着极为广泛的应用。另一方面,舰船结构强度也越来越各国重视。在解决爆炸变形时,传统的拉格朗日法和欧拉法都存在难以克服的缺陷,光滑粒子流体动力学(SPH)方法由于其特有的无网格特性和拉格朗日性质,能够克服计算过程中的大变形,同时在捕获材料交界面和自由面问题时具有其独特的优越性。本文基于SPH方法,使用电脑程序实现了对聚能装药的炸药爆轰、金属射流形成以及射流冲击靶板三个阶段进行模拟再现,然后进一步研究分析了装药长度(装药量)、药型罩锥角和炸高等参数对聚能效应的影响机理。并在此基础上,选择典型的水面舰船的船体主甲板结构为例,通过计算模拟,比较分析了相同药量的锥孔装药与方形装药对甲板结构的毁伤效应。

作品专业信息

撰写目的和基本思路

聚能装药广泛用于各种导弹战斗部以及工程爆破等领域,另一方面,各国海军都越来越重视舰艇的抗抗冲击性能 。本文基于SPH 方法,对聚能装药进行模拟,以期能够为在相关领域提供参考。本文先介绍研究方案的选择,又建立计算模型模拟了聚能装药炸药爆轰、金属射流形成以及射流冲击靶板三个阶段,然后进一步研究分析了装药量、药型罩锥角和炸高等参数对聚能效应的影响机理。最后又进一步通过对比分析聚能装药的毁伤效应。

科学性、先进性及独特之处

锥孔装药的聚能效应具有高速性和瞬时性等特点。在采用传统的拉格朗日网格的方法进行计算模拟时,会遇到极大的困难;欧拉网格进行计算模拟时,由于多种介质的存在很难准确模拟依赖界面几何形状的现象,如射流的形成等。本文使用了SPH方法由于其特有的无网格特性和拉格朗日性质,能够克服计算过程中的大变形,同时在捕获材料交界面和自由面问题时具有其独特的优越性,因此能较好的解决这一问题。真实的模拟了聚能装药的毁伤效应。

应用价值和现实意义

本文使用了SPH方法用计算机编程真实的模拟了聚能装药的毁伤效应,较好的反应了爆炸结果,也不用花费大量人力物力进行试验。本文既可以对工程爆破、石油勘探、各种导弹战斗部等需要使用聚能炸药的领域起到较好的指导作用,也可以为军舰的强度及防护提供一个参考。

学术论文摘要

聚能装药一般是具有任意几何形状空腔的柱形高能炸药,一端是以薄层衬里隔成的半球形或锥形空腔,而在另一端则是引信。由于炸药爆炸时会产生极高的聚能效应,聚能装药在军事和民用领域都有着极为广泛的应用。光滑粒子流体动力学(SPH)方法由于其特有的无网格特性和拉格朗日性质,能够克服计算过程中的大变形,同时在捕获材料交界面和自由面问题时具有其独特的优越性。本文基于SPH方法,对聚能装药的炸药爆轰、金属射流形成以及射流冲击靶板三个阶段进行模拟再现,同时研究分析了装药长度(装药量)、药型罩锥角和炸高等参数对聚能效应的影响机理。并在此基础上,以某型水面舰船的船体主甲板结构为例,通过计算模拟,比较分析了相同药量的锥孔装药与方形装药对甲板结构的毁伤效应,旨在为军事领域及相关的工程应用提供参考。

获奖情况

2011年5月获哈尔滨工程大学校“五四杯”三等奖。

鉴定结果

本论文严谨科学,具有很强的参考价值。

参考文献

王志军, 尹建平. 弹药学[M]. 北京: 北京理工大学出版社. 2005.5 石连松, 宋衍昊, 陈斌. 聚能爆破技术的发展及研究现状[J]. 山西建筑

同类课题研究水平概述

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