1 炸药对破片的爆轰驱动
首先计算爆炸物在炸药的作用下破片分布、质量、初速等信息,利用非线性动力学软件AUTODYN进行数值仿真。为减少计算时间,建立1/4模型,其中炸药壳体厚度为20mm,为减小计算量,实际爆炸物高度1610mm,数值模拟中炸药高度选取200mm,模型关于两个对称面对称,故只需建立 1 /4 模型,均采用 Lagrange 算法,因为壳体材料的破 碎、破片的形成过程是一个大变形的弹塑性流体动力学过程,采用 Lagrange 算法虽然网格会发生较大的 扭曲变形,但该方法对介质运动的整体和局部的变化都有更清晰的描述,能真实的呈现壳体膨胀、裂纹产生、破片形成的整个过程,也能更清楚的显示节点的速度、整体的动能等物理量。起爆方式为炸药中心起爆,观测点和起爆点设置如图1所示,其中破片设置Mott随机失效,炸药材料为TNT,破片材料为45号钢。
图1 有限元模型
图2和图3位计算结果,图3为观测点8~13的X轴方向的速度,在爆炸载荷作用下,速度逐渐增加并趋近于960m/s,破片质量主要集中在50g以下,破片速度分布在750m/s和1000m/s附近,计算破片的平均速度为880m/s,一共产生370个破片。
图2 破片计算结果