径向收缩环的变形及运动规律研究new

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1、第21卷第11期计算机仿真2004年l1月文章编号：1006—9348(2004)11—0o54一o4径向收缩环的变形及运动规律研究贾光辉，黄海(北京航空航天大学，北京100083)摘要：采用非线性动态有限元方法，对径向收缩圆环的收缩变形、运动过程进行数值模拟，结果表明：圆环收缩遵循质量守恒定律，轴截面随着半径的减小而增大；轴截面变形不均匀、内大外小，呈现内鼓外平侧翘模式；轴截面各点运动速度分层分布，径向速度内大外小，轴向速度上下对称；圆环截面各点处于三向受压状态，瞬时压力最大值随时间增大、位置由外向里逐渐

2、向圆环中心移动，表明圆环的收缩是一个渐进的压力单调增加过程。另外分析了材料强度对圆环轴截面形状的影响，发现当材料强度由高到低，截面变形形状由小到大，收缩程度不断加剧。研究结果对于成型装药结构中药形罩等轴对称结构的径向收缩变形有一定参考意义。关键词：圆环；变形；速度；有限元中图分类号：0313；TP391．9文献标识码：ADeformationandMotionRules0fIdialShrinkAnnulusJIAGuang—hui，HUANGHai(BeijingUnivofAero&Astro，Beij

3、ing100083，China)ABSTRACT：Withdynamicfiniteelementmethod，deformationandmotionprocessoftheradialshrinkannulusissimulatedwhichhasinitialradialnegativevelocity．Theresultsshow：shrinkannulusappliestomassconservationlaw；annulusdefor—mationhasthecharacterofsmaller

4、radialpositionbiggerdeformation，andbigerradialpositionsmaller；motionvelocityofannuluspointshavethelayerdistribution，radialvelocityisinnerbiger，outersmaller；axialvelocityisequalupperandbelow．Themaxpressurepositionalwaysisintheinersectionandmaxpressurepositi

5、onuauymovestoannuluscenter．Andthematerials~engthistheimportantfactorinfluencingtheannulusaxissectionshape，lowermaterials~ngthbigerdeformationandhigherstrengthsrnal／er．Thesimulationresultofradialshrinkannulusisimportantforunderstandingradialdeformationandmo

6、tionoftheshar~chargeslinersimilarstructure．KE'YWORDS：Annulus；Deformation；Velocity；Finiteelementmethod1引言通常，由于对称性，轴向运动不会引起圆环变形，而径向圆环是最简单的几何形状之一，也是构成许多复杂轴收缩运动是圆环截面变形的主要因素，圆环截面径向质量的对称形状的基本元素，事实上，轴对称物体均可离散化为不均匀性将会导致圆环轴截面形状的变化，同时在圆环内部圆环的集合，如破甲战斗部中的药型罩，自锻破片战斗部产生

7、内力，这些特征对于药性罩的变形尤为重要。的药形罩等。轴对称药形罩在炸药爆轰波的压缩作用下，圆环的径向收缩问题看似一个简单的问题，但是由于圆经过复杂的汇聚变形最终会形成具有很高速度的射流或环的径向收缩速度高达千米量级，因此材料处于塑性状态，自锻弹丸l1一。事实上如此复杂的变形运动过程，可分解为问题属于非线性动力学问题，不能获得简单的解析解。本文轴向和径向两个方向。文献[2]就对药型罩进行圆环离将短暂而复杂的爆炸过程理想化，代之以简单的均匀分布的散，通过实际测量受爆炸作用下的各圆环的轴向运动速初始径向速度，采用

8、有限元技术对圆环的径向收缩运动、变度，获取离散圆环模拟的药型罩轴向过程中的动量和能量形过程进行数值仿真和分析，获得了圆环变形过程中的各物变化规律，文献[3]对文献[2]的各离散圆环的动量和能量理量变化的细节，可快速获得各种工况下的解答。这为深入进行分析，建立了数学模型，较好地描述了离散圆环的轴分析具有复杂截面形状的轴对称结构的径向收缩变形运动向运动规律和能量分配律。规律有一定的参考意义。本文的研究结果与文献[2、