爆炸螺栓作用過(guò)程的仿真研究

杜龍飛，馬玉環(huán)，陳慧能，楊樹彬，夏冬星

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爆炸螺栓作用過(guò)程的仿真研究

杜龍飛1，馬玉環(huán)2，陳慧能1，楊樹彬1，夏冬星1

（1.陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所，陜西西安，710061；2. 上海航天設(shè)備制造總廠，上海，200245）

針對(duì)某典型結(jié)構(gòu)的爆炸螺栓，利用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA，選用4種具有不同爆速、爆壓參數(shù)的藥劑進(jìn)行了仿真計(jì)算，得到了適用于該典型結(jié)構(gòu)爆炸螺栓的藥劑，并對(duì)采用該藥劑的爆炸螺栓具體作用過(guò)程進(jìn)行了仿真分析研究，計(jì)算得到的分離斷口、分離速度和分離現(xiàn)象與工程實(shí)際基本吻合。

爆炸螺栓；仿真；裝藥；作用過(guò)程

爆炸螺栓是運(yùn)載火箭助推器級(jí)間分離裝置和彈箭之間分離裝置的關(guān)鍵部件之一[1]。爆炸螺栓的結(jié)構(gòu)形式和內(nèi)部藥劑的爆速、爆壓等參數(shù)對(duì)爆炸螺栓的作用過(guò)程有非常重要影響，本研究采用仿真技術(shù)模擬爆炸螺栓的作用過(guò)程，探索適用爆炸螺栓的結(jié)構(gòu)形式和藥劑參數(shù)，對(duì)爆炸螺栓的設(shè)計(jì)有重要意義。

1 建立模型

1.1 爆炸螺栓結(jié)構(gòu)分析與簡(jiǎn)化

選用的爆炸螺栓結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。圖1爆炸螺栓由螺栓本體、裝填藥劑和活塞桿組成，藥劑引爆后，產(chǎn)生高壓氣體推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，將預(yù)斷面剪斷完成分離動(dòng)作。為縮短計(jì)算時(shí)間，減少計(jì)算量，將引爆裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為與螺栓本體一體的實(shí)體圓柱，多級(jí)裝藥按其當(dāng)量等效簡(jiǎn)化為由主裝藥組成的圓柱形裝藥，同時(shí)將外形六方體、螺紋等結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成圓柱體。

圖1 爆炸螺栓結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 算法選擇

ALE算法非常適用于燃燒爆轟產(chǎn)生大變形的仿真分析，仿真分析的計(jì)算精度高[2]，所以本次研究選用ALE算法。……