柱壳约束对散心冲击波空间分布的影响

张世文 龙建华 贾宏志 刘仓理

张世文, 龙建华, 贾宏志, 刘仓理. 柱壳约束对散心冲击波空间分布的影响[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(2): 345-352. doi: 10.11883/bzycj-2016-0214
引用本文: 张世文, 龙建华, 贾宏志, 刘仓理. 柱壳约束对散心冲击波空间分布的影响[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(2): 345-352. doi: 10.11883/bzycj-2016-0214
ZHANG Shiwen, LONG Jianhua, JIA Hongzhi, LIU Cangli. Influence of cylindrical shell on spatial distribution of pressure during propagation of divergent shockwave[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(2): 345-352. doi: 10.11883/bzycj-2016-0214
Citation: ZHANG Shiwen, LONG Jianhua, JIA Hongzhi, LIU Cangli. Influence of cylindrical shell on spatial distribution of pressure during propagation of divergent shockwave[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(2): 345-352. doi: 10.11883/bzycj-2016-0214

柱壳约束对散心冲击波空间分布的影响

doi: 10.11883/bzycj-2016-0214
详细信息
    作者简介:

    张世文(1971-),男,博士,副研究员,zhangswxueshu@163.com

  • 中图分类号: O381

Influence of cylindrical shell on spatial distribution of pressure during propagation of divergent shockwave

  • 摘要: 结合实验和数值模拟,研究了散心冲击波在金属柱壳约束下沿有机玻璃内部的空间分布。进行了点起爆柱状炸药驱动飞片加载实验,采用Polyvinylidence Fluoride (PVDF)测试方法对有机玻璃内部的压力进行测试。实验结果显示:在冲击波传播过程中,在特定传播距离处,离中心轴越近,冲击波第一幅值压力越小,这是因为散心冲击驱动飞片成前凸形状,在飞片飞行过程中与有机玻璃碰撞面积越来越大,在远离对称轴部位冲击压力叠加累积效应更强引起的;但在随后的冲击波传播过程中,由于受到柱壳约束影响,离对称轴越近,冲击波幅值越小,这是由散心冲击波在约束柱壳边界反射与冲击波波阵面叠加的结果。通过对炸药网格大变形溢出柱壳翻转进行合理处理,对实验进行了数值模拟。数值模拟结果所得的冲击压力沿径向分布规律计算结果与实验结果定性相符。最后探讨了不同约束程度对这一规律的影响程度,结果表明,后续的冲击波幅值随着约束的增加而急剧增加。
  • 图  1  柱壳内冲击实验装置

    Figure  1.  Experimental setup of shock wave in the cylinder

    图  2  有机玻璃界面PVDF布局

    Figure  2.  PVDF layout in PMMA interface

    图  3  冲击波实验装置实物图

    Figure  3.  Setup of shock wave experiment

    图  4  第一发实验PVDF测试结果

    Figure  4.  Voltage curves measured with PVDF gauge in the first experiment

    图  5  第二发实验PVDF测试结果

    Figure  5.  Voltage and pressure curves measured with PVDF gauge in the second experiment

    图  6  计算模型

    Figure  6.  Model of simulation

    图  7  测试点对应位置压力计算结果

    Figure  7.  Simulated results of measuring points

    图  8  B界面冲击波的因素分析

    Figure  8.  Influences of shock wave on surface B

    图  9  冲击波在柱壳约束下的传播过程计算结果

    Figure  9.  Simulated results of shock wave in PMMA under restriction of cylindrical shell

    图  10  离有机玻璃上表面不同深度冲击波第一幅值-半径分布曲线

    Figure  10.  First amplitudes of shock waves-radius curves at different depths from the upper surface of the PMMA column

    图  11  3种不同约束对B201点冲击压力影响计算结果

    Figure  11.  Pressures curves at point B201 under different restrictions

    表  1  两发PVDF冲击波压力幅值测试结果对比

    Table  1.   Measured data of the two experiments

    编号 距对称轴距离/mm 安装角度/(°) Cs/(mC·cm-2) 峰值压力/GPa
    第1发 第2发 第1发 第2发
    A101 30 0 14.5 13.7 1.60 1.97
    A102 30 120 14.4 13.3 1.74 2.00
    A103 30 240 14.2 14.1 1.84 2.00
    B201 30 60 14.3 14.3 1.18 1.29
    B202 40 180 14.3 13.6 1.22 1.32
    B203 50 300 14.4 13.6 1.35
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    表  2  JH-2炸药计算参数

    Table  2.   Computational parameters of JH-2

    材料 ρ0/(g·cm-3) C0/(km·s-1) λ Γ G/GPa σy/MPa
    45钢 7.85 4.57 1.49 2.17 82 800
    有机玻璃 1.181 2.26 1.816 0.75 3.2 140
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-20
  • 修回日期:  2016-12-20
  • 刊出日期:  2018-03-25

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