LS-DYNA中的點(diǎn)火增長(zhǎng)模型應(yīng)用（1）：二維ALE算法的B炸藥沖擊起爆過(guò)程仿真

關(guān)鍵詞：沖擊起爆過(guò)程；點(diǎn)火增長(zhǎng)模型；2D多物質(zhì)ALE算法；穩(wěn)定爆轟；B炸藥

    LS-DYNA中的點(diǎn)火增長(zhǎng)模型采用狀態(tài)方程*EOS IGNITION AND GROWTH OF REACTION IN HE進(jìn)行設(shè)置，可用于模擬固體推進(jìn)劑及其他高能炸藥的沖擊點(diǎn)火和燃爆過(guò)程。該模型能夠根據(jù)溫度和壓力的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整反應(yīng)速率，從而影響爆炸（燃燒）前沿的傳播速度，產(chǎn)生熄爆或爆轟效果，已被廣泛應(yīng)用于爆炸和沖擊分析、火箭和導(dǎo)彈的推進(jìn)劑安定性研究、建筑和交通工具的火災(zāi)安全評(píng)估以及新型材料的燃燒特性測(cè)試等領(lǐng)域。

    由于炸藥起爆過(guò)程中涉及到網(wǎng)格的大變形，采用Lagrange算法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，易出現(xiàn)小網(wǎng)格步長(zhǎng)銳減、負(fù)體積計(jì)算終止等問(wèn)題，相比之下，ALE算法具有顯著優(yōu)勢(shì)。本文采用二維多物質(zhì)ALE算法對(duì)B炸藥的沖擊起爆過(guò)程進(jìn)行仿真計(jì)算，沖擊物為12.7mm的黃銅彈丸，彈丸與B炸藥間設(shè)置1mm厚的1006號(hào)鋼板，彈丸速度設(shè)置為1200m/s和1240m/s，計(jì)算結(jié)果如下：

• 起爆結(jié)果：1200m/s沖擊速度下，炸藥起爆后未能爆轟，爆炸傳播一段距離后熄爆，在距沖擊位置6mm處產(chǎn)生最大超壓峰值19GPa；1240m/s沖擊速度下，炸藥起爆成功，產(chǎn)生穩(wěn)定爆轟，爆轟波峰值壓力約30GPa，與29.5GPa的C-J爆轟壓力相近，壓力曲線如圖1。

圖1 不同沖擊速度下B炸藥軸線各處的壓力時(shí)程曲線

• 反應(yīng)度及溫度對(duì)比：起爆成功產(chǎn)生穩(wěn)定爆轟的壓力、溫度明顯高于未起爆成功工況。成功起爆的炸藥反應(yīng)度達(dá)到1，未起爆成功反應(yīng)度僅在沖擊位置附近小范圍達(dá)到1，較遠(yuǎn)范圍反應(yīng)度逐漸降低，云圖對(duì)比如圖2。

圖2 2D多物質(zhì)ALE算法的沖擊起爆模型

• 付費(fèi)文件包括：2個(gè)K文件，采用2D多物質(zhì)ALE算法，1200m/s和1240m/s沖擊速度下的B炸藥沖擊起爆過(guò)程仿真K文件和答疑聯(lián)系方式。
• 計(jì)算結(jié)果動(dòng)畫(huà)展示：