[發(fā)明專利]一種基于鋁粉反應度的含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811136556.8
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN108984996B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王永順;賈憲振;余然;劉瑞鵬;陳春燕
• 申請（專利權(quán)）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 蔣忠亮

本發(fā)明提供一種基于鋁粉反應度的含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)計算方法，該方法利用惰性物質(zhì)替代含鋁炸藥爆轟過程中未反應的鋁粉，綜合運用爆轟理論計算、水中爆炸數(shù)值模擬和水中爆炸實驗，即可確定含鋁炸藥爆轟產(chǎn)物JWL狀態(tài)方程參數(shù)。該方法具有準確度高、針對性強、可靠性好等優(yōu)點，克服了理論計算預測含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)時誤差大的缺陷，對于含鋁炸藥配方設(shè)計和爆炸性能評估具有一定的使用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種JWL狀態(tài)方程參數(shù)計算方法，尤其涉及一種基于鋁粉反應度的含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程計算方法。

背景技術(shù)

JWL狀態(tài)方程作為一種動力學狀態(tài)方程，能夠較為精準的描述炸藥爆轟產(chǎn)物的膨脹驅(qū)動做功過程，目前被廣泛應用于各種爆轟數(shù)值模擬仿真計算軟件中。確定炸藥JWL狀態(tài)方程的方法有兩種，一是通過圓筒試驗可以準確獲取JWL狀態(tài)方程參數(shù)，另外一種是利用熱力學程序來計算爆轟產(chǎn)物的等熵膨脹數(shù)據(jù)來確定。圓筒試驗的方法盡管精準，但試驗費用及時間成本高，且不同密度、不同組成下，炸藥爆轟產(chǎn)物的JWL狀態(tài)方程參數(shù)均不同。因此理論計算獲取JWL狀態(tài)方程參數(shù)進行炸藥配方設(shè)計階段的評估就非常重要。

對于含鋁炸藥等非理想炸藥，爆轟反應時間較長(達到了ms級)，并且存在一定寬度的反應區(qū)。因此，利用爆轟參數(shù)熱力學計算程序直接計算含鋁炸藥的等熵膨脹數(shù)據(jù)并不符合真實情況。只有考慮到鋁粉的反應度時，計算的含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)才可獲取較為準確的結(jié)果。

《基于KHT程序的RDX基含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)預測研究[J]》北京理工大學學報，2013，33(3)：239-243公開了一種基于KHT程序算法計算RDX基含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)的方法。程序基于KHT方程，從炸藥組成出發(fā)，利用爆轟產(chǎn)物自由能最小原則求解炸藥的等熵膨脹數(shù)據(jù)，再擬合成JWL狀態(tài)方程的形式。計算結(jié)果表明該算法求得的JWL狀態(tài)方程誤差約為15％，誤差較大，不滿足對含鋁炸藥評估的需要。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)計算方法存在的不足，本發(fā)明提供一種基于鋁粉反應度的含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程計算方法，用來預估含鋁炸藥的JWL狀態(tài)方程參數(shù)。

本發(fā)明提供一種基于鋁粉反應度的含鋁炸藥JWL狀態(tài)方程參數(shù)計算方法，計算流程如圖1所示，包括以下步驟：

步驟S1，選取惰性物質(zhì)，利用惰性物質(zhì)代替含鋁炸藥中的部分鋁粉，設(shè)計鋁粉不同反應度的含鋁炸藥配方；

步驟S2，將不同反應度的含鋁炸藥配方分子式、密度、生成焓、爆轟產(chǎn)物的熱力學函數(shù)和固體狀態(tài)方程參數(shù)輸入到BKW爆轟參數(shù)熱力學計算程序中，運用程序計算出鋁粉不同反應度含鋁炸藥的等熵膨脹曲線；

步驟S3，將不同的等熵膨脹曲線數(shù)據(jù)擬合成JWL狀態(tài)方程參數(shù)的形式；

步驟S4，利用非線性有限元數(shù)值仿真軟件AUTODYN構(gòu)建炸藥水下爆炸計算模型，選擇材料模型并修改炸藥材料的JWL狀態(tài)方程參數(shù)，設(shè)置起爆點及求解時間對100g～10kg各不同反應度的含鋁炸藥配方進行水下爆炸試驗模擬，如圖2所示。求解不同時刻、不同位置處的沖擊波壓力曲線，如圖3所示。由沖擊波壓力時程曲線得到?jīng)_擊波壓力峰值；

步驟S5，將獲取的一組沖擊波壓力峰值和實驗值進行對比分析，選取計算值和實驗值一致的確定為該含鋁炸藥的JWL狀態(tài)方程參數(shù)；

本發(fā)明的步驟S1惰性物質(zhì)優(yōu)先選用氟化鋰(LiF)材料。LiF作為惰性材料，作為炸藥的組分時不參與炸藥的化學反應，同時其密度與鋁粉相近，可按質(zhì)量比為1:1替換。

本發(fā)明計算時物質(zhì)的熱力學函數(shù)和固體狀態(tài)方程優(yōu)選分別采用熵-溫方程和Cowan狀態(tài)方程來描述。

本發(fā)明的步驟S2中爆轟參數(shù)熱力學計算程序優(yōu)選BKW方程，方程系數(shù)優(yōu)選α＝0.5，β＝0.16，θ＝400，κ＝10.909，利用爆轟產(chǎn)物的自由能最小原則求解爆轟產(chǎn)物的等熵膨脹曲線數(shù)據(jù)。