非晶含能破片沖擊釋能溫度變化釋能仿真/LS-DYNA/FEM-SPH-熱力耦合

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目前含能破片有多種,研究較為廣泛是 金屬聚合物類破片(Al/PTFE,論文仿真國外實例:《Characterization and Modeling Methodology of Polytetrafluoroethylene Based Reactive Materials for the Development of Parametric Models》)、 金屬間化合物類(如Al/Ni)、 非晶破片髙熵破片等。關于非晶破片沖擊釋能的研究較少,因此簡單介紹非晶破片沖擊釋能溫度變化原理,理解仿真思路。

初始正文

   仿真模擬破片為鋯基非晶破片,與金屬聚合物類破片釋能的反應原理不同,非晶破片主要由高溫的碎片與空氣發生金屬氧化反應釋放能量,無氣態產物生產,其超壓毀傷主要來自空氣吸熱膨脹導致。

   一般評價測量含能破片沖擊釋能的方法為VCC(Vented Chamber Calorimetry)法,裝置如圖1,主要利用準靜態超壓峰值評價含能破片沖擊釋能大小,帖子作者認為該法適合用于生成氣體較多的破片如Al/PTFE。

VCC原理.png

圖1 VCC準靜態腔室量熱法

    而非晶破片的超壓毀傷直接受高溫影響,利用溫度峰值評估非晶破片沖擊釋能更有說服力。借鑒VCC法,利用熱電偶替換壓力傳感器,測量容器內溫度。以此衡量非晶含能破片(生產氣體較少近乎無)的毀傷能力。改進測試裝置如圖2所示,裝置尺寸如圖3所示。

    

測溫法.jpg

圖2 沖擊釋能測溫

尺寸圖.jpg

圖3 容器尺寸

    試驗結果:在相同時間內,靠近壁面的溫度較低,而空腔溫度較高,說明短時間內碎片向壁面傳熱較少可以認為絕熱。數據來源:論文《非晶合金沖擊釋能的溫度表征研究》

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