脈沖X射線輻照鋁板氣化反沖仿真的不確定度量化方法

王 棟，湯文輝?，張 昆，冉憲文，晏 良

(1.國防科技大學物理系，長沙410073；2.國防科技大學體系科學系，長沙410073)

在納秒級極短脈沖寬度內(nèi)，高能注量X射線輻照會導致材料比內(nèi)能急劇升高，材料迎光面氣化，由此產(chǎn)生的熱壓分布和氣化反沖沖量(blow-off impulse,BOI)在材料內(nèi)形成激波，對航天器和導彈等防護材料造成毀傷[1]。

對于脈沖X射線輻照誘導的BOI熱-力學效應，國內(nèi)外從20世紀就開展了大量的理論求解和實驗研究。在理論求解方面，推導了一系列的解析計算公式，如BBAY公式[2]、Whitener公式[3]、MBBAY公式[4]及 Zhang公式[5]等。這些公式都基于一定的假設(shè)和簡化處理，主要用于快速估算。在實驗研究方面，美國國家實驗室建設(shè)了SATURN、DOUBLE EAGLE等高能注量X射線源，并開展了一系列實驗；我國在“強光一號”上開展了軟X射線輻照實驗。但上述X射線源實驗成本很高，且輻照靶材較小，對結(jié)構(gòu)響應研究具有局限性。此外，我國還開展了一系列炸藥加載、柔爆索加載、電子束和離子束加載等模擬加載實驗[7-10]，但是不可避免地在實驗等效性上存在誤差。

數(shù)值仿真技術(shù)彌補了X射線源實驗條件的不足，與理論解相比，可以利用更精細的計算模型和復雜的初、邊界條件，借助超算進行大尺度仿真，發(fā)揮建模靈活性及數(shù)據(jù)采集與參數(shù)優(yōu)化等方面的優(yōu)勢。美國空軍實驗室開發(fā)的1維仿真程序PUFF-TFT[11]，考慮了次級粒子輸運引起的劑量增強效應，更精確地描述了X射線的能量沉積過程，主要用于評估X射線沉積導致的1維應變-應力響應和薄層疊加效應。……