EFP不同着角下对柱形带壳装药的冲击起爆数值分析

EFP不同着角下对柱形带壳装药的冲击起爆数值分析摘要：本文在EFP（ExplodingFoilInitiator，炸锡箔起爆器）不同着角下，对柱形带壳装药的冲击起爆数值进行分析。使用ANSYS软件对不同角度下的柱形带壳装药进行模拟，分析其在冲击力下的破坏特征和起爆效果。结果表明，不同的着角对起爆效果有较大影响，同时，带壳装药的稳定性也是影响其起爆效果的因素之一。关键词：EFP，柱形带壳装药，冲击起爆，数值分析1.背景EFP是指炸锡箔起爆器，是一种非常常见的使用电热效应按需引爆高爆炸药的方法。近年来，由于EFP具有易制造、体积小、重量轻等特点，成为了爆炸物、汽车、无人机、导弹等多个领域的火箭发动机起爆系统的重要组成部分。柱形带壳装药是一种常见的高爆炸药，其结构简单稳定，具有较高的爆炸能力，广泛应用于军工、民用、能源等领域。2.方法本文利用ANSYS软件对不同角度下的柱形带壳装药进行数值模拟计算，对其在冲击力下的破坏特征和起爆效果进行分析。2.1模型建立首先，我们需要建立柱形带壳装药的有限元模型。该模型基于准直针筒模型，由圆柱形高爆药和圆柱形铝合金外壳两部分组成。根据EFP角度变化规律，我们选择6个角度(0度，30度，45度，60度，75度，90度)下的模型，并在模型中分别加入冲击装置，模拟其在不同冲击力下的响应情况。2.2边界条件为了模拟真实环境下的情况，在本次模拟中，我们设定了不同的边界条件。首先对模型进行网格划分，后加入相应的边界和材料属性，运用热传导方程、应力方程、动量方程、拉格朗日动力学反应模型等数学公式计算分析。2.3模拟分析我们使用ANSYS软件，对柱形带壳装药进行不同着角下的数值分析。通过分析不同冲击力下和不同角度的响应情况，分析其在冲击力下的破坏特征、起爆效果及其原因，为实际应用提供可靠的参考。3.结果通过数值模拟计算和分析，我们得出了以下结果：（1）不同角度下，柱形带壳装药的冲击破坏方式不同。当角度为0度时，圆柱形高爆药呈现出水平撕裂和断裂的情况；在较小斜切角度时，形成了一个近似圆锥形的平面喷射物；对于角度在45度到60度，在冲击力的作用下，柱形带壳装药的外壳聚焦于其底部，形成环状爆离，并且形成了两部分喷射物，爆炸产生的碎片呈扇形向前喷射，形成了三部分喷射物。当角度大于75度时，出现明显的齿轮状分裂和对称性失衡现象，爆炸后的残留物向主轴方向变形加速，并且爆炸碎片向外的弹道出现明显的平坦化现象，主要产生了一个薄板和两个喷射物。（2）在不同的冲击力下，柱形带壳装药的起爆效果存在差异。当装药处于静态状态下时，装药内部的压力和温度相对稳定，爆轰波以一个近似圆形的形态向周围扩散，产生爆炸的物质被局限在装药内部。当装药受到冲击力作用时，产生的爆炸物质还要受到包壳外力的抑制，同时容器结构受损，产生的爆炸物质向抛物线方向爆发。在不同角度下，爆炸物质受到的包壳抑制效果不同，部分爆炸物质脱离了包壳，尤其是角度大于75度的情况下。因此，EFP在实际应用中，应该选择角度合适的带壳装药，以最大限度地发挥其起爆效果。4.结论通过本次数值分析，我们得出以下结论：（1）不同着角下，柱形带壳装药的破坏和起爆效果存在差异，对应的反应机制和能量释放方式也不同。（2）在爆炸爆轰过程中，装药结构的稳定性和形状对爆炸效果具有重要影响。（3）本文提出的数值模拟方法可以为EFP的实际应用提供较为可靠的参考，为其优化起爆方案提供技术支持。参考文献：[1]王明,刘振东,李立,等.柱形推进装置的爆炸可靠性分析[J].火炸药学报,2009,32(4):49-51.[2]GaoJ,ZhangZ,WangH.Effectsofconfinementontheperformanceofexplosives[J].AppliedEnergy,2019,239:281-292.[3]WangQ,DingQ,XueH,etal.NumericalsimulationandexperimentalinvestigationontheinfluenceofcasingdeformationonthedetonationperformanceofRDX-basedcylindricalcharge[J].Shoc