[發明專利]基于反應演化模型的帶泄壓結構彈藥的反應烈度評估方法

有效

• 申請號: 202110180237.2
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112800623B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 白志玲;段卓平;黃風雷
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G16C20/10
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允

1.基于反應演化模型的帶泄壓結構彈藥的反應烈度評估方法，其特征在于，

所述帶泄壓結構彈藥由殼體和位于殼體內部的裝藥體系組成，所述殼體為規則形狀的惰性殼體，所述殼體表面設有泄壓孔，泄壓孔面積為A；裝藥體系與殼體間預留有空氣隙，空氣隙與泄壓孔之間形成泄壓通道；

裝藥體系的總體積V包括炸藥基體體積V_e、裂紋體積V_c和空氣隙體積V_a，即：V＝V_e+V_c+V_a；裂紋處理為類裂縫空間，即：V_c＝Sδ；式中，S為裂紋網絡總表面積；δ為裂紋寬度；

在所述裝藥體系的中心位置發生點火后，產生裂紋，燃燒在裂紋中擴展的同時驅動裂紋進一步增長，其中按照時間推進構建如下燃燒網絡反應演化過程：

Step1、初始時刻t＝0，彈藥殼體內壓力P的初始值為P₀＝0，裝藥體系內部有裂紋缺陷但裂紋寬度δ的初始值為δ₀＝0；裝藥體系的總體積V的初始值為V₀＝V_e0+V_a0，其中V_e0為裝藥基體體積V_e的初始值；V_a0為空氣隙的體積V_a的初始值；

Step2、點火燃燒起始時刻t_IG，殼體內壓力P達到P_IG，裝藥基體中出現隨機分布的裂紋，此時裂紋寬度δ為δ_IG，燃燒起始時刻激活的燃燒面積S_IG；

隨后的燃燒反應演化過程中，空隙體積保持不變，即V_a＝V_a0；建立如下體積相容關系公式：

其中，為所述裝藥體系的體應變，記為ε_v，P＝I×ε_v，I為殼體廣義等效剛度；為所述裝藥基體的體應變，記為ε_ve，P＝-B×ε_ve；B為裝藥基體的體積模量；

泄壓孔打開壓力為P_cr，即當殼體內壓力超過P_cr時，泄壓孔打開；P_IG≤P≤P_cr時，殼體的廣義等效剛度I取I₀；P≥P_cr時，殼體的廣義等效剛度I取κ×I₀，其中κ為弱化因子，依據殼體形狀與泄壓孔面積確定；

彈藥的廣義剛度記為M，滿足

則有：

Step3、點火后，裝藥被引燃，裝藥燃燒生成氣體產物，催進裂紋分叉擴展，形成燃燒裂紋網絡，構建燃燒反應演化過程中，殼體內壓力模型為：

其中；Z^*為第一中間指代量，用于指代R_p×T_p×M，R_p為氣體普適常數，T_p為裝藥燃燒的氣體產物的溫度；Y^*為第二中間指代量，用于指代γ和M_g分別為理想氣體的絕熱指數和摩爾質量，C₀為泄壓孔的孔流系數；t為時間；ξ為積分變量，α為裝藥燃燒速率對應的Vielle定律中的系數；β為裝藥燃燒速率對應的Vielle定律中的指數；

裂紋網絡總表面積S為殼體內壓力P的函數，表示如下：

其中S_max為燃燒裂紋飽和表面積，P_ref為參考壓力，取值為0.1MPa；為裝藥的壓力相關系數；

Step4、當殼體內壓力P達到P_b，殼體破碎，殼體破碎時刻為t_b，構建裝藥的反應度模型為

其中表示單位燃燒表面積產生的產物質量流，滿足Vielle定律ρ_e0為裝藥密度；

根據構建的所述殼體內壓力模型和所述裝藥基體的反應度模型，估算彈藥裝藥反應烈度K_vio；

其中，Q_f為裝藥基體燃燒熱，為裝藥基體的反應速率最大值，E_det為裝藥爆熱，為裝藥基體爆轟能量釋放率。