石油射孔弹数值仿真系统研究及其在大孔径药型罩配方优化中的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com维普资讯http://www.cqvip.com2005年·第1期测井与射孔·51·石油射孔弹数值仿真系统研究及其在大孔径药型罩配方优化中的应用何彦丽胡绪军陈论涛徐文新宋留群(1．陕西应用物理化学研究所；2．吐哈油田温米采油厂)摘要：随着计算机技术与数值模拟技术的发展，采用Euler算法的Ls—DYNA3D程序不仅可以模拟射流的形成过程，还可以很好模拟射流的开坑和侵彻，并且具有很好的计算精度和速度。介绍了射孔弹数值仿真系统的研制，利用此系统对大孔径药型罩配方进行优化，仿真结果与实验结果符合较好。关键词：射孔弹数值仿真大孔径药型罩配方优化处。聚

2、能装药从顶部中心起爆后，爆轰波压垮聚1前言能罩形成射流，同时推动壳体膨胀运动，当壳体膨胀到一定程度时，壳体破裂形成碎片飞散。射流最早的炸药聚能效应应用的数值模拟计算方开坑、定常侵彻直至侵彻结束。法研究是军品上的破甲弹，虽然射流速度、穿靶速采用多物质Euler网格来模拟炸药的爆轰和度和最终的穿靶深度、孔径大小可以用简化模型铜基药型罩的压垮及射流的形成等过程，并且求解，并通过试验进行局部和有限地观察，凭表象Euler网格要足以覆盖爆轰产物和射流侵彻的整进行一维定性设计，但射流的形成及其与靶的作个空间范围，对于射孔弹的外壳体、钢靶或套管、用过程极其复杂，根本无法严格解析求解。随着混凝

3、土等也采用Euler网格。采用多物质作用方计算机技术与数值模拟技术的发展，采用国外的法，并考虑装药爆轰和射流与靶板碰撞产生的高温对材料屈服强度的影响，来计算炸药与外壳体计算程序已经可以进行揭示内在机理的二维[1]、相互作用、射流侵彻钢靶或套管、混凝土等过程。甚至三维的定量设计。采用Euler算法的LS—在LS—DYNA程序中，铜基药型罩、混凝DYNA3D程序不仅可以模拟射流的形成过程，还土、套管等采用流体弹塑性(*mat—elastic—plas—可以很好模拟射流的开坑和侵彻，并且具有很好tic的计算精度和速度。—hydro)材料模型和Gruneisen状态方程；炸药采用高能炸

4、药(。mat—high—explosive—burn)材料模型和JwL状态方程；射孑L弹的外壳体塑性动态2射孔弹数值仿真系统研究硬化(*mat—plastic—kinematic)材料模型和多项式状态方程；空气采用*mat—null模型和多方指射孑L弹数值仿真系统主要包含射孔弹数值模数状态方程。拟计算方法研究、射孑L弹数值模拟模型建立方法在各种材料模型中，密度、弹性模量、泊松比、研究、射孔弹的数值分析软件系统结构几项研究屈服应力、硬化模量、失效应变、截止压力及炸药内容。的爆速、C一．，压力等数据是必需的。Gruneisen状态方程是这样描述压力P与密2．1射孔弹数值模拟计算方法

5、研究度变化一一1、内能的关系：射孑L弹射流穿孑L机理与破甲弹具有相似之收稿日期：2004—10—30作者简介：何彦丽，女，工程师，1966年生，2001年8月毕业于天津大学控制理论与控制工程专业，现在陕西应用物理化学研究所从事科研工作。学兔兔www.xuetutu.com维普资讯http://www.cqvip.com·52·测并与射孔2005血控制在后台使用ANSYS的前处理自动生成有限P一[(二兰二兰)]j+y。+E元计算模型。[卜52南]利用这种数值模拟模型的建立方法，可以直接由本软件自动生成二维CAD模型，然后自动(1)进行分析模型、边界条件、材料性能等的建立，并式中，

6、C、S、S、S。、yo、a等常数由实验测定。可以修改待优化的几何参数和材料参数。JWL状态方程精确地描述了爆轰产物的压由于铜基药型罩的厚度在2mm左右，而射力P、相对体积和能量E特性：流的侵彻深度一般在200mm~1000mm，这决定P一=A(卜南)ev+B(卜南)ev+了计算所需的网格的数量在几十万甚至数百万以(2)上；相应的计算时间步长与网格大小成正比，在式中，A、B、、R、R等常数由实验测定。10～10S左右，因此从模拟聚能装药起爆、炸多项式状态方程为压力、密度变化／i和内能药爆轰、药型罩压垮、形成射流直到射流侵彻结束的关系：所花费的计算时间和费用都是很大的。为满足建P—

7、G+++G+(C4十G+G)E立的计算模型规模计算时间在48h以内的要求，(3)计算模型将采用1／4或1／2的三维有限元模型。式中，C0、C、C、C。、C、C。、C。都是由实验测定的2．3射孔弹的数值分析软件系统结构研究常数。当Co—C一Cz—C。一C6—0，并且C4一C5一p--1时，等同于气体多方指数状态方程。结合DYNA等商用CAE数值计算分析程气体多方指数状态方程为：序，并以DYNA为软件系统的基础软件平台，嵌入射孑L弹的数值仿真技术，开发了射孑L弹的数值P一(y一1)p·e(4)分