[發明專利]一種活性聚能侵徹體爆燃反應的二次毀傷效應仿真方法

在審

• 申請號: 202111253379.3
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN114239211A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 葉勝;毛亮;姜春蘭;王在成;付超;趙勇華;覃劍鋒;張瀟
• 申請（專利權）人: 湖北航天飛行器研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G16C20/10
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務所(普通合伙) 42235
• 代理人: 李恭渝

本發明涉及聚能侵徹體數值仿真領域，具體涉及一種活性聚能侵徹體爆燃反應的二次毀傷效應仿真方法，包括如下步驟：對活性聚能侵徹體侵徹鋼?鋁間隔靶進行數值仿真，得到活性聚能侵徹體對鋁板的侵孔大小；對TNT的爆炸反應作用于帶有預制孔的等效鋁靶進行數值仿真，用來模擬活性聚能侵徹體爆燃反應的二次毀傷效應(得到的毀傷效應數值包括破孔面積S)；預制孔大小為步驟S1得到的侵孔大小，所述等效鋁靶的尺寸和材料與步驟S1中的鋁靶一致。本發明還提供該仿真方法的具體驗證方法，通過該驗證方法獲得實驗數據，與仿真結果相比較，成功驗證了仿真方法的準確性，彌補了現有技術對聚能侵徹體爆燃反應的二次毀傷效應仿真的不足。

技術領域

本發明涉及聚能侵徹體數值仿真領域，具體涉及一種活性聚能侵徹體爆燃反應的二次毀傷效應仿真方法。

背景技術

活性聚能侵徹體能以自身動能侵徹目標，并在穿透或進入目標的過程中產生劇烈的爆燃反應，表現出對目標的強大后效毀傷效果。通常其藥型罩活性材料 (包括基體材料和活性填料)具有很強的惰性，但在強沖擊下基體材料會與活性填料發生爆燃反應。不同于炸藥、推進劑等傳統含能材料，活性材料存在明顯的反應延遲特性，在成形過程中受到沖擊加載后活性聚能侵徹體被激活，但僅在部分熱點處發生局部的化學反應，這些局部的化學反應需要通過熱傳導引起周圍活性材料的反應，并逐步引起局部化學反應向整體爆燃反應轉換。然而，熱傳導的速率顯著慢于活性聚能侵徹體成形行為，造成聚能侵徹體成形過程、甚至是活性聚能侵徹體運動及侵徹過程中的反應并不顯著，只有等到熱傳導造成整體反應之后，達到活性材料延遲時間時，活性聚能侵徹體瞬間發生劇烈的爆燃反應。正是基于這一特性，活性材料模型要考慮活性材料的力學性能和材料的反應釋能特性，這使得對這一爆燃反應的研究更加復雜。

針對上述的活性聚能侵徹體在炸藥加載后一段時間會發生劇烈爆燃反應，目前，國內外學者對活性聚能侵徹體的爆燃反應數值仿真大體有兩種方法：一是不考慮活性材料爆燃反應，將活性材料視為惰性材料，常使用Johnson-Cook 材料模型描述，但由于活性侵徹體在強動載加載條件下會被激活發生反應，此種方法并不能準確描述活性材料狀態。二是考慮活性材料的爆燃反應，相較于傳統高能炸藥，活性材料釋放化學能時化學反應持續時間長，燃燒速率慢，用 Powder Burn材料模型能很好描述活性材料反應特點，但是PowderBurn材料模型的參數獲取需要基于大量實驗，難以獲取。

總的來說，現有技術中都是對活性聚能侵徹體作用的整體反應進行仿真，所需參數比較復雜，同時也不能準確反應活性聚能侵徹體的二次毀傷效應(爆燃反應)，現缺少一種簡單、直接的模擬方法以準確地得到聚能侵徹體的二次毀傷效應數值。

發明內容

本發明的目的是提供一種活性聚能侵徹體爆燃反應的二次毀傷效應模擬方法，該方法基于非線性動力學分析軟件AUTODYN平臺，通過活性聚能侵徹體侵徹鋼-鋁間隔靶和TNT的爆炸反應對帶有預制孔鋁靶的毀傷數值仿真研究，能較準確地得到聚能侵徹體的二次毀傷效應數值。

一種活性聚能侵徹體爆燃反應的二次毀傷效應仿真方法，包括如下步驟：

S1、對活性聚能侵徹體侵徹鋼-鋁間隔靶進行數值仿真，得到活性聚能侵徹體對鋁板的侵孔大小；

S2、對TNT的爆炸反應作用于帶有預制孔的等效鋁靶進行數值仿真，用來模擬活性聚能侵徹體爆燃反應的二次毀傷效應(得到的毀傷效應數值包括破孔面積S)；預制孔大小為步驟S1得到的侵孔大小，所述等效鋁靶的尺寸和材料與步驟S1中的鋁靶一致。

進一步地，所述步驟S1和步驟S2中的仿真是基于非線性動力學分析軟件 AUTODYN平臺。