光滑粒子法在凝聚炸药冲击响应中的应用研究

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凝聚炸药冲击响应问题不仅涉及到不同材料的大变形、不同材料的破坏,而且还伴随产生高温高压,大量参量的变化规律无法通过实验的手段准确获取。随着计算机软硬件的快速发展,数值模拟已经成为了研究凝聚炸药冲击响应问题的重要手段。目前已经有多种基于网格的数值模拟方法来对凝聚炸药的爆轰及冲击响应问题进行了研究。但传统基于网格的方法求解凝聚炸药的爆轰及冲击响应问题还存在以下困难:基于拉格朗日网格的方法由于网格畸变原因会造成求解的困难;而基于欧拉网格的方法由于无法准确追踪到物质的交界面以及移动边界,导致无法对材料物质点进行示踪。为满足凝聚炸药的冲击响应问题的研究需要,还需要发展出更为有效地数值方法来克服传统网格方法所遇到的困难。本文基于光滑粒子法(SPH)来研究凝聚炸药的爆轰及冲击响应问题。光滑粒子法能很好地描述材料的大变形,克服网格畸变造成的求解困难。本文采用自编程的光滑粒子法成功模拟分析了凝聚炸药爆轰驱动金属药型罩产生聚能射流的过程,并与相关文献及实验数据进行对比。将点火增长模型嵌入了光滑粒子法模拟了一维板条凝聚炸药的起爆过程,根据结果来分析,嵌入点火增长模型的SPH方法能够较好的预测凝聚炸药的vonNeumann尖点状态,在此基础上,模拟了PBX-9404柱面散心波的传播过程。采用自编程序实现的FEM-SPH耦合算法对长杆弹侵彻反应装甲的过程开展了数值模拟研究。在FEM-SPH耦合算法中嵌入了凝聚炸药的点火增长模型,再现了反应装甲动态响应干扰长杆弹入侵的过程。
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