类射流活性聚能侵彻体释能模型探析

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：与此同时，活性聚能侵彻体后部杵体形成，变形过程中温度继续升高，由于未到达激活弛豫时间，未发生反应。图3.2类射流活性聚能侵彻体化学能分布式释放计算模型根据类射流活性聚能侵彻体的形状，其可分为头部、中部及杵体3部分。式即类射流活性聚能侵彻体化学能随时间分布释放模型。在空间尺度上，类射流活性聚能侵彻体不断拉伸、运动。

数值模拟结果表明，爆炸载荷加载下，活性药型罩及聚能侵彻体结构产生了复杂的应力、温度、变形场。由于类射流、类弹丸、类杆流聚能侵彻体成形特性不同，活性材料冲击激活及化学能分布式释放效应差异显著。

类射流活性聚能侵彻体化学能分布式释放行为如图3.1所示，主要包括活性药型罩爆炸加载、活性射流激活弛豫及化学能分布式释放3个阶段。

第一阶段，成型装药爆炸产生载荷作用于活性药型罩。在高幅值爆炸载荷作用下，活性药型罩结构产生复杂的压力、温度、速度场，导致活性药型罩被压垮，开始形成活性聚能侵彻体。在爆炸载荷加载过程中，活性药型罩顶部所受爆轰加载时间最早，顶部内层受到的冲击压力最大，且持续加载时间最长；随着爆轰波传至活性药型罩底部，冲击波压力不断衰减，使活性药型罩底部受到的冲击波压力减小；与活性药型罩外层相比，由于远离炸药，活性药型罩内层材料受到的冲击波压力更小。在以上活性药型罩结构不同位置处载荷及变形状态作用下，活性射流开始形成，长度为L1。

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图3.1　类射流活性聚能侵彻体化学能分布式释放行为

第二阶段，经爆炸冲击波加载，活性药型罩整体温度升高，随着药型罩压合，罩微元在轴线处高速碰撞，导致对称轴附近微元温度进一步升高，且在射流拉伸过程中，由于塑性变形，温度进一步升高，此时活性侵彻体前端活性材料被激活，直至t2时刻，达到活性材料激活弛豫时间。此时，活性聚能侵彻体长度为L2，前端活性材料发生爆燃反应，产生初始化学能分布式释放效应，依次产生冲击波S1、S2、S3，对应冲击波传播半径分别为R1、R2、R3。由于各反应点反应时序差异，R1＞R2＞R3。与此同时，活性聚能侵彻体后部杵体形成，变形过程中温度继续升高，由于未到达激活弛豫时间，未发生反应。

第三阶段，由于沿轴线方向存在速度梯度，活性聚能侵彻体不断拉伸、变长，在t3时刻，长度为L3。除前端活性材料持续发生爆燃反应，冲击波半径分别增加至R′1、R′2、R′3外，活性聚能侵彻体后端活性材料达到激活弛豫时间，开始发生爆燃反应，产生冲击波S4、S5、S6，对应冲击波传播半径分别为R′4、R′5、R′6。随着活性侵彻体继续拉伸变形及运动，各反应点持续爆燃，冲击波传播半径进一步增加至R″1～R″6，完成整个化学能分布式释放过程。