聚能装药侵彻混凝土数值模拟研究

【摘要】：混凝土材料具有极其复杂的动力学特性,用于结构工程已有近百年的历史,成为安全防护工程中最常用的重要工程材料。它在国防领域也有着重要应用,军事防护工事中所用的混凝土结构相比于工程类混凝土结构其配筋率更高、厚度更厚。对此类高配筋率的厚混凝土工事进行有效摧毁是极其困难的。聚能装药作为一种反坚固目标技术,具有很强的侵彻能力,对于高配筋率的厚混凝土侵彻具有一定的优势。聚能装药侵彻性能的高低取决于药型罩的结构,如何设计具有高效侵彻能力的药型罩结构成为了国内外学者的研究热点。针对上述问题,本文采用自主开发的EXPLOSION-2D软件对不同锥角药型罩结构的聚能装药成型进行数值模拟,得到了不同锥角的聚能装药成型规律。数值模拟结果表明,随着药型罩锥角的增加,侵彻体的头部速度及长度均不断减小,这将导致其侵彻能力下降,但形成的侵彻体直径不断增加使得其侵彻孔径增加。因此,根据不同的工程问题需求应采用不同结构的药型罩。基于上述研究基础,设计了一种在炸药内开槽的装药结构,并就炸药内部开槽所在的位置、槽的高度以及槽的宽度对侵彻体侵彻能力的影响进行了数值模拟研究,获得了它们对侵彻体侵彻性能的影响规律。数值结果表明开槽所在的位置、槽的高度以及槽的宽度均存在一个最佳值使得侵彻体侵彻混凝土性能达到最佳,由此说明合理的设计开槽结构能够有效地提升侵彻体侵彻混凝土的有效深度。上述得到的结果能够为聚能装药结构设计以及提高侵彻体侵彻混凝土性能提供一定的参考。