高速破片
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2023-06-10
高速破片的實例教程
破片材料：93W，直徑11.5mm
靶板材料：2A12鋁，厚度10mm
撞擊速度：931m/s
破片穿靶后鋁板產生碎片云，采用碎片外彈道公式計算碎片著靶分布
碎片云著靶
碎片云在鋁板后2m處著靶
碎片云在鋁板后4m處著靶
碎片云在鋁板后6m處著靶
斜侵徹
本文以一個簡單案例介紹破片沖擊炸藥導致炸藥引爆，其中破片采用Cu，炸藥采用COMP-BJJ1，材料參數均取自AUTODYN自帶數據庫，Cu飛片額外定義一個材料失效，防止計算過程中因網格變形太大使得時間步太小導致計算終止，其中破片起始速度3000m/s。
破片采用拉格朗日算法，空氣域及炸藥采用歐拉算法，空氣域建立完畢后將炸藥填充到空氣PART中。節省計算資源，采用1/2模型。為防止炸藥爆炸后在壁面發生反射造成結果不準確，在除對稱面的邊界上均施加流出邊界；對稱軸上每隔一段距離設置一個固定高斯監測點，用于后處理觀察監測點處的壓力變化。由于點火增長模型只支持cm-g-us單位制，故本仿真單位制采用cm-g-us。
炸藥在飛片剛撞擊到后就被引爆，各時刻炸藥的壓力云圖如圖2-4所示：
1us 5us 10us
不同時刻B炸藥的壓力云圖
為觀察炸藥的反應程度，在計算前輸出變量選擇ALPHA，各時刻炸藥的反應度云圖如下：
1us 5us 10us
不同時刻B炸藥的反應分數
AUTODYN自身的后處理功能同樣可以繪出不同時刻的速度、位移、壓力等曲線，并且可以直接用到文獻中，當然也可以將其數據導出，自己用專業繪圖軟件繪制，各監測點的壓力-時間曲線如下所示（軟件自帶曲線還挺漂亮的）：
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展開 基于LS-DYNA對高速運動戰斗部中預制破片飛散規律的數值模擬.pdf
當高速破片沖擊某一油罐時，不僅可能引發局部點火與爆燃，還可能通過沖擊波和燃燒產物引起相鄰油罐的次生爆炸反應，進而誘發鏈式殉爆效應。為揭示碎片沖擊下油罐群的殉爆機制，基于LS-DYNA中的S-ALE（Simplified Arbitrary Lagrangian-Eulerian）多物理場耦合方法，開展典型油罐在碎片沖擊作用下的殉爆過程數值仿真研究，對于研究油罐群在高速破片沖擊下發生殉爆等問題具有重要意義。
關鍵詞：S-ALE；點火增長模型；碎片沖擊；油罐殉爆
1.模型介紹：
仿真模型結合了破片侵徹、油氣混合、點火擴散與壓力波傳播等多重物理過程，并引入點火增長模型刻畫油氣混合物的非線性燃燒行為。構建了S-ALE方法物理仿真模型，采用狀態方程*EOS IGNITION AND GROWTH OF REACTION IN HE進行設置，破片尺寸為5x1x5cm，速度為1500m/s，材料為銅。油罐直徑為25cm，高度為25cm，上層為9cm氣體，下層為15cm油體（等效為炸藥計算），油罐材料為鋼。
圖1 模型示意圖
2.計算結果：
圖2 壓力變化過程
付費文件包含K文件。
展開 在分析軍用車輛抗爆炸沖擊過程中，研究人員通常分析爆炸沖擊波對車輛結構的損傷而忽略高速破片對車輛結構的破壞。而有研究表明爆炸沖擊波與高速破片對于目標結構存在耦合作用，在耦合作用下目標結構的損傷情況要大于單獨作用[3]。在爆炸數值仿真方法上，任意拉格朗日-歐拉算法(ALE)在模擬爆炸沖擊波傳遞中有著較高的精度，被廣泛應用在爆炸數值仿真中[4-6]。但該算法需要建立大量的空氣和土壤網格，計算效率低，并且需要控制流固耦合參數防止流場泄漏，造成計算不穩定。隨后基于無網格的光滑粒子法(Smoothed particle hydrodynamics，SPH)被提出，以解決爆炸環境下大變形造成網格畸形問題。胡建宇[7]通過ALE算法對某裝甲車輛進行爆炸仿真分析，并對車輛底部梁結構進行優化；石秉良[8]采用SPH法模擬炸藥爆炸對駕駛室底部結構響應，驗證了SPH算法在處理車輛底部爆炸等問題的可行性。目前在研究破片類型上，主要分為預制破片[9]和自然破片[10]。預制破片分布比較規律，破片大小相似，無法模擬榴彈爆炸產生的大小不同的破片。本文研究的為榴彈爆炸產生的自然破片，相比預制破片更接近實際情況。
本研究首先通過爆炸沖擊鋼板臺架試驗，對比分析ALE算法和SPH算法中鋼板的最大殘余變形量、鋼板動能與內能，并與試驗結果對比，驗證SPH法的精度。其次建立某軍用車輛和大口徑榴彈有限元模型，并對淺埋榴彈爆炸形成自然破片的過程進行仿真。最后以某軍用車輛為例，分析了淺埋榴彈爆炸，沖擊波和破片聯合作用下的車身結構損傷情況。
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高速破片的最新內容
當高速破片沖擊某一油罐時，不僅可能引發局部點火與爆燃，還可能通過沖擊波和燃燒產物引起相鄰油罐的次生爆炸反應，進而誘發鏈式殉爆效應。
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