火工切割裝置的爆炸分離數(shù)值模擬

王　通，楊安民，吳瑞德，李　琳，郭曉榮

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火工切割裝置的爆炸分離數(shù)值模擬

王通，楊安民，吳瑞德，李琳，郭曉榮

（陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所，陜西 西安，710061）

運(yùn)用非線性有限元軟件 ANSYS/LS-DYNA，數(shù)值模擬了火工切割裝置在雷管裝藥爆炸載荷作用下爆轟驅(qū)動(dòng)切刀運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而切斷金屬桿的非線性瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行分析，得到了雷管裝藥爆轟波的傳播過(guò)程、切刀運(yùn)動(dòng)以及金屬桿切割過(guò)程的3D模擬結(jié)果；利用LS-PREPOST軟件得到了火工切割裝置應(yīng)力及應(yīng)變分布、切刀沖擊加速度和速度、金屬桿變形和損傷的時(shí)間歷程曲線。將數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示所建立的模型很好地模擬了火工切割裝置的工作過(guò)程。

火工切割裝置；數(shù)值模擬；切割；爆炸

火工裝置指由發(fā)火元件、裝藥和功能機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)裝藥的爆炸或燃燒反應(yīng)，釋放出較大的、集中的能量來(lái)做機(jī)械功的裝置。在各類航天飛行器上，火工裝置用以完成連接與釋放、切割與破碎、閥門(mén)開(kāi)關(guān)等一系列機(jī)械功能，是一次性作功裝置［1］。目前，火工切割裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)仍是以試驗(yàn)研究為主要手段，這不僅使得其研制成本高、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，也對(duì)產(chǎn)品的安全性及可靠性造成了一定的影響。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬方法為此類問(wèn)題的研究提供了一條新的途徑。本文使用ANSYS/ LS-DYNA非線性有限元軟件，對(duì)某火工切割裝置的工作過(guò)程開(kāi)展了數(shù)值模擬，重點(diǎn)分析其應(yīng)力及應(yīng)變分布、切刀沖擊加速度和速度響應(yīng)、結(jié)構(gòu)破壞情況，為此類火工切割裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。……