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不同点火方式下HMX基PBX炸药反应演化过程的特征分析 被引量：1
1
作者 楼建锋 张树道 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期29-36,共8页
在长管强约束条件下对HMX基PBX炸药点火实验进行了数值模拟,分析了点火方式对炸药反应演化规律的影响,获得了弱冲击点火条件下炸药反应演化过程的特征图像。针对黑火药和雷管2种点火方式,分别构建了PBX炸药黑火药点燃和冲击起爆2类实验... 在长管强约束条件下对HMX基PBX炸药点火实验进行了数值模拟,分析了点火方式对炸药反应演化规律的影响,获得了弱冲击点火条件下炸药反应演化过程的特征图像。针对黑火药和雷管2种点火方式,分别构建了PBX炸药黑火药点燃和冲击起爆2类实验的唯象模型和数值模拟方法,通过数值模拟获得了钢管内炸药柱反应演化进程的特征图像,柱壳膨胀历程与实验结果符合较好。研究表明,不同点火方式下炸药反应演化进程存在较大差异。如果使用雷管点火,PBX炸药会在几微秒内发生爆轰反应;而使用黑火药点火,PBX炸药会在数毫秒内从缓慢燃烧转化为剧烈爆炸,但随着壳体破裂解体,管内压力骤降,抑制了反应演化向爆轰转变。黑火药点燃条件下整个反应演化过程可以分为4个主要阶段,其中管壁附近炸药柱表面燃烧传播优先于炸药柱中心基体反应,是弱冲击点火反应演化过程的重要特征之一。 展开更多
关键词 点火方式 非冲击点火 反应演化 唯象模型
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含孔洞炸药晶体HMX冲击响应的分子动力学模拟 被引量：2
2
作者 周婷婷 楼建锋 《含能材料》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期65-75,共11页
动载荷下炸药晶体缺陷与热点形成的关联是当前含能材料领域的研究热点之一,理解热点形成机制及其对炸药起爆和感度的影响对于炸药安全性评估和研制安全弹药至关重要。本研究采用ReaxFF反应力场和分子动力学方法,对含圆柱形孔洞的炸药单... 动载荷下炸药晶体缺陷与热点形成的关联是当前含能材料领域的研究热点之一,理解热点形成机制及其对炸药起爆和感度的影响对于炸药安全性评估和研制安全弹药至关重要。本研究采用ReaxFF反应力场和分子动力学方法,对含圆柱形孔洞的炸药单晶奥克托金(HMX)在冲击载荷下的动态响应进行了研究,并探究了孔洞尺寸和双孔洞的影响。结果表明,冲击载荷下孔洞的塌缩过程分为3个阶段,即孔洞上游的塑性变形、上游原子向孔洞中心和下游运动形成流动原子、流动原子与下游碰撞。热点形成的主要机制是流动原子与下游碰撞使得动能转换为热能导致温度快速升高。热点的高温诱发了局部化学反应,HMX分子中N─NO2键断裂生成NO2是主要的初始反应机制。圆柱形孔洞的塌缩过程和热点形成机制与球形孔洞是相似的,但圆柱形孔洞的汇聚效应更弱、形成的流动原子速度更低,导致热点温度显著降低、化学反应更弱。此外,圆柱形孔洞在塌缩过程中在其周围形成了剪切带,这在球形孔洞中没有出现。随着孔洞尺寸的增大,流动原子的速度提高、剪切带变宽、热点温度升高且面积增大,进而引发了更剧烈的化学反应。对于沿冲击方向排布相距一个孔洞半径的双孔洞,孔洞塌缩过程与单孔洞是类似的,但由于冲击波在传过上游孔洞后压力有所降低,导致下游孔洞在塌缩过程中形成的流动原子速度更小、热点温度更低。本研究有助于深入理解晶体缺陷对炸药热点形成与起爆机理的作用,为宏观理论建模提供物理机制与规律认识。 展开更多
关键词 炸药 孔洞 热点 化学反应 分子动力学
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含筋率和弹着点对钢筋混凝土抗侵彻性能的影响 被引量：14
3
作者 楼建锋 王政 +2 位作者 朱建士 张凤国 洪滔 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期178-182,共5页
阐述了侵彻钢筋混凝土几种常用的建模方法,选用AUTODYN中的Lagrange算法,对已有的动能弹侵彻钢筋混凝土问题进行了计算,计算结果与试验数据符合较好。使用此方法,分析了含筋率和配筋方式对钢筋混凝土靶抗侵彻性能的影响,以及弹着点对动... 阐述了侵彻钢筋混凝土几种常用的建模方法,选用AUTODYN中的Lagrange算法,对已有的动能弹侵彻钢筋混凝土问题进行了计算,计算结果与试验数据符合较好。使用此方法,分析了含筋率和配筋方式对钢筋混凝土靶抗侵彻性能的影响,以及弹着点对动能弹侵彻性能的影响。研究表明,钢筋越粗或者钢筋编织越密,即含筋率越高,钢筋混凝土靶板的抗侵彻能力越强,尤其对于动能弹直径大于靶板中钢筋间距的情况,效果明显;另外,弹着点对动能弹侵彻能力有较大影响。 展开更多
关键词 爆炸力学 侵彻 Lagrange算法 钢筋混凝土 含筋率 配筋方式 弹着点
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液滴在气体介质中剪切破碎的数值模拟研究 被引量：14
4
作者 楼建锋 洪滔 朱建士 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期210-213,共4页
液滴变形和破碎是燃料抛撒问题的重要过程。本文将VOF方法和标准k-ε湍流模型组合,建立了计算液滴在气流中变形破碎过程的数值方法。数值模拟了相关的实验,计算得到的液滴破碎过程与实验结果符合较好。在此基础上,分析了几个关键参数(We... 液滴变形和破碎是燃料抛撒问题的重要过程。本文将VOF方法和标准k-ε湍流模型组合,建立了计算液滴在气流中变形破碎过程的数值方法。数值模拟了相关的实验,计算得到的液滴破碎过程与实验结果符合较好。在此基础上,分析了几个关键参数(Weber数、Ohnesorge数、液气密度比)对液滴破碎过程的影响。计算结果表明,Weber数对液滴变形破碎起促进作用,而Ohnesorge数和液气密度比起阻碍抑制作用。 展开更多
关键词 液滴 变形 破碎 VOF方法 湍流模型
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基于微裂纹界面摩擦生热的点火模型 被引量：5
5
作者 楼建锋 张延耿 +2 位作者 洪滔 周婷婷 郭少冬 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期807-811,共5页
开展了基于微裂纹界面摩擦生热的细观点火模型研究,采用有限元方法对包含化学反应放热和摩擦生热的热传递方程进行了离散求解,计算模型中考虑了炸药颗粒熔化对升温过程的影响。着重分析了点火模型中主要参数(热点尺度、应变率和界面压力... 开展了基于微裂纹界面摩擦生热的细观点火模型研究,采用有限元方法对包含化学反应放热和摩擦生热的热传递方程进行了离散求解,计算模型中考虑了炸药颗粒熔化对升温过程的影响。着重分析了点火模型中主要参数(热点尺度、应变率和界面压力)对炸药点火的影响规律。数值研究表明,随着热点尺度的增大,热点的温度上升越快,越容易发生点火;应变率越大或者界面压力越高,热量积累越快,炸药越容易点火。 展开更多
关键词 爆炸力学 点火模型 有限元方法 微裂纹 摩擦 热点尺度 应变率
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基于力热耦合材料模型的Steven试验数值模拟方法 被引量：5
6
作者 楼建锋 张延耿 +1 位作者 周婷婷 洪滔 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期807-812,共6页
在力热耦合材料模型中,增加炸药自热放能模型,建立了Steven试验的力-热-化耦合的数值模拟方法。数值计算模型中,应力应变关系采用双线性硬化弹塑性模型,炸药受力后的热作用采用各向同性热材料模型,炸药的化学反应采用Arrhenius反应率函... 在力热耦合材料模型中,增加炸药自热放能模型,建立了Steven试验的力-热-化耦合的数值模拟方法。数值计算模型中,应力应变关系采用双线性硬化弹塑性模型,炸药受力后的热作用采用各向同性热材料模型,炸药的化学反应采用Arrhenius反应率函数,同时还考虑了升温和熔化对材料力学、热学性能的影响。针对标准Steven试验,通过数值分析得到了靶板的变形情况和炸药点火的速度阈值,将计算结果与实验数据进行了比较,两者符合较好。表明该方法可以较好地模拟Steven试验,而且与以往的分析模型和方法相比,本文的方法不需要增加经验性的点火准则和判据,具有更广泛的适用性,可以为研究低速撞击条件下炸药的力热响应和局域化点火问题提供参考。 展开更多
关键词 Steven试验 力热耦合 低速撞击 非冲击点火
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钨合金杆材料属性与侵彻性能的关系 被引量：2
7
作者 楼建锋 洪滔 +1 位作者 王政 朱建士 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期433-436,共4页
通过对钨合金杆侵彻半无限厚铝合金靶问题的数值模拟,研究了高速侵彻中动能杆材料属性与侵彻性能的影响关系。计算采用的弹塑性流体本构模型中,用来描述材料属性的主要参数有:失效应变、屈服强度、剪切模量等。数值结果表明,失效应变是... 通过对钨合金杆侵彻半无限厚铝合金靶问题的数值模拟,研究了高速侵彻中动能杆材料属性与侵彻性能的影响关系。计算采用的弹塑性流体本构模型中,用来描述材料属性的主要参数有:失效应变、屈服强度、剪切模量等。数值结果表明,失效应变是影响侵深的主要参数,而屈服强度和剪切模量对侵深的影响很小。另外,在此基础上,对着速在785 m/s^1924 m/s范围内的动能杆侵彻问题进行了数值模拟,计算结果与试验数据符合较好。 展开更多
关键词 钨合金杆 材料参数 侵彻 失效应变
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炸药装药爆炸反应演化过程和约束影响的数值模拟 被引量：3
8
作者 楼建锋 张树道 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1186-1191,共6页
为分析弱刺激条件下炸药装药反应演化问题和约束条件对炸药爆炸反应的影响,构建了炸药爆炸反应速率增长的唯像模型,采用多介质任意拉式欧拉和流固耦合算法,实现了约束装药局部点火后缓慢燃烧反应到剧烈爆炸反应增长及其与壳体相互作用... 为分析弱刺激条件下炸药装药反应演化问题和约束条件对炸药爆炸反应的影响,构建了炸药爆炸反应速率增长的唯像模型,采用多介质任意拉式欧拉和流固耦合算法,实现了约束装药局部点火后缓慢燃烧反应到剧烈爆炸反应增长及其与壳体相互作用的数值模拟。基于强约束球形装药中心点火实验,数值模拟分析了约束条件对压装PBX⁃2炸药爆炸反应压力增长过程的影响,结果表明壳体强度或厚度增加,装药内反应压力的峰值也增大;随着钢壳厚度从5 mm增加到20 mm,压力峰值从163 MPa增大到1357 MPa,而且压力增长过程存在很大的差异,但随着壳体破裂解体,抑制了爆炸向爆轰反应的转变。 展开更多
关键词 燃烧反应 剧烈爆炸 约束强弱 唯像模型 数值模拟
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加载速率和加载位置对炸药缝隙扩展过程影响的数值模拟
9
作者 楼建锋 张树道 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1259-1265,共7页
为研究弱载荷作用下炸药起裂、裂缝扩展过程,分析加载条件对缝隙扩展的影响规律,研究基于钝感炸药的三点弯曲试验,采用考虑了材料的拉压异性、应变率效应,以及损伤失效的本构模型,开展了炸药起裂和裂缝演化过程的数值模拟研究,拟合了主... 为研究弱载荷作用下炸药起裂、裂缝扩展过程,分析加载条件对缝隙扩展的影响规律,研究基于钝感炸药的三点弯曲试验,采用考虑了材料的拉压异性、应变率效应,以及损伤失效的本构模型,开展了炸药起裂和裂缝演化过程的数值模拟研究,拟合了主要的计算参数,计算结果与试验数据符合较好,校验了计算模型及其适用性;数值模拟获得了炸药样品中裂缝产生和扩展过程的典型特征图像,分析了加载速率和加载位置对炸药裂缝扩展演化规律的影响。研究表明,初始裂缝尺寸越大,起裂越早;随着加载速率增大,起裂荷载也增大,反映了炸药样品的应变率效应;加载位置偏离初始裂缝位置时,对于不同加载速率情况,样品中的裂缝扩展演化路径差异很大,存在4种破坏模式。 展开更多
关键词 裂缝扩展 初始裂缝 加载速率 炸药三点弯曲试验
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数值建模时骨料对混凝土侵彻及毁伤问题的影响 被引量：4
10
作者 张凤国 刘军 +2 位作者 梁龙河 楼建锋 王政 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期217-220,共4页
采用二维拉格朗日弹塑性流体力学有限元程序LTZ-2D分析了含骨料混凝土的数值建模对混凝土侵彻及毁伤问题的影响。对比等效混凝土,在混凝土骨料尺寸相对弹体尺寸较小的情况下,对于薄靶侵彻,低速撞击时骨料对弹体有阻碍作用,而速度较高时... 采用二维拉格朗日弹塑性流体力学有限元程序LTZ-2D分析了含骨料混凝土的数值建模对混凝土侵彻及毁伤问题的影响。对比等效混凝土,在混凝土骨料尺寸相对弹体尺寸较小的情况下,对于薄靶侵彻,低速撞击时骨料对弹体有阻碍作用,而速度较高时,由于靶板背面毁伤面积增大的原因,弹体的剩余速度增大;对于厚靶侵彻,含骨料混凝土的数值建模对弹体的侵彻过程影响不大。 展开更多
关键词 爆炸力学 骨料建模 LTZ-2D 混凝土 毁伤 侵彻
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