PDF《弹黏塑性热点模型的冲击起爆临界条件》

6 ] 认为对于炸药的起爆机制, 均相炸药和非均相 炸药的区别仅在于均匀加热和非均匀加热, 能量都来源于冲击波本身, 可以不加区分. L o b o i k o等[

1 0 ] 对1-202530*收稿日期:

2 0

1 7 -

1 0 -

1 0;

修回日期:

2 0

1 7 -

1 1 -

0 2 基金项目:国家自然科学基金(

1 1

6 0

2 2

4 8 ) ;

国防科工局技术基础项目( J S Z L

2 0

1 5

2 1

2 C

0 0

1 ) ;

科学挑战专题( T Z

2 0

1 8

0 0

1 ) 作者简介:覃锦程(

1 9

9 3―) , 男, 硕士研究生, 主要从事炸药爆轰反应区研究. E - m a i l : j c _q i n @1

6 3. c o m 通信作者:裴红波(

1 9

8 7 ―) , 男, 博士, 助理研究员, 主要从事炸药基础爆轰性能研究. E - m a i l : h o n g b o

2 7

5 1 @ s i n a . c o m 大量实验数据总结分析后指出, 冲击波波后对于炸药基体的加热机制, 可以由冲击波后的温升区分为两 种情况, 高于1

0 0 0K 时对应冲击波对炸药整体直接均匀加热的 热起爆 , 低于1

0 0 0K 时则为冲击波 对热点压缩做功主导的 冷起爆 .因此, 需要对热点初始尺寸和温度以及两种起爆机制进行讨论, 补充 现有起爆判据的理论分析. C a r r o l l等[

1 1] 通过将弹塑性材料空隙简化为空心球求解, 得到了空隙坍塌过程中热点吸收的塑性 功.K i m 等[

1 2] 基于这一求解方法, 提出一种空隙塌缩模型, 由于可以准确地计算由黏塑性做功导致的 热点形成过程, 目前在研究热点的诸多模型中, 该模型得到广泛的使用和研究.为了将塑性功效应加入 热点的形成过程进行讨论, 将Kim模型引入热传导方程中, 通过计算验证了判据(

1 ) 在1~1 0G P a低压 区间的适用性, 并研究了冲击起爆过程中, 不同冲击压力下冲击波对炸药整体均匀加热的 热起爆 , 和 热点非均匀加热 冷起爆 的竞争关系.

1 热点温升的临界时间 K i m 提出的空隙塌缩模型, 可以计算出受压炸药内部, 由黏塑性加热生成的热点尺寸和温度.考 虑热点的形成过程, 热点内部的热平衡方程表示为 c p ρ ? T ? t = 2.

2 5 γ[ p

0 -p g -2

3 kl n ( r o / r i) ]

2 k( r i -

3 -r o -

3 ) r o

6 +λ?2 Τ+ρ Q k0 e - E / R T (

2 ) 式中: 左边代表温升, 等式右边第一项是黏塑性做功, 第二项是热传导, 第三项是化学反应释能部分. c p、 ρ、 λ、 Q 是炸药定压比热、 密度、 热传导系数以及反应热, p

0、 p g 是冲击波压力和大气压, k 是炸药的剪 切屈服强度, γ为黏性系数, 因为讨论的是热点附近的小区域, 故做功项中半径取炸药等效空心球的内 径r i, r o 为空心球的外径. 章冠人[

6 ] 对(

2 ) 式采用以下无量纲化变量和 F r a n k - K a m e n e t s k i i近似 θ= E R T2

0 ( T-T0) , η= λ t ρ c p r

2 i = a

2 t r

2 i , a= λ ρ c p δ= Q k0 E r

2 i e x p ( -E / R T0) λ R T2

0 , ξ= x r i K = 2.

2 5 E r

2 i γ[ p

0 -p g -2

3 k l n ( r o / r i) ]

2 λ R T2

0 k( r i -

3 -r o -

3 ) r

6 o e x p ( -E / R T)≈e x p ( -E / R T0) ・e x p ( θ ì ? í ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) (

3 ) 对(

2 ) 式进行无量纲化, 可以得到 ? θ ? η =K +δ e x p ( θ ) + ?2 ξ θ (

4 ) 在冲击脉冲的压力幅值p

0 恒定时, (

3 ) 式表示的单位时间内的简化做功温升 K 是恒值, 于是此处 任务变为求(

4 ) 式中 K 和δ 的临界取值, 当存在满足某一f( K, δ) >