间隙对金属锡爆轰加载过程的影响

贺年丰 张绍龙 洪仁楷 陈永涛 任国武

贺年丰, 张绍龙, 洪仁楷, 陈永涛, 任国武. 间隙对金属锡爆轰加载过程的影响[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(1): 012101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0054
引用本文: 贺年丰, 张绍龙, 洪仁楷, 陈永涛, 任国武. 间隙对金属锡爆轰加载过程的影响[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(1): 012101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0054
HE Nianfeng, ZHANG Shaolong, HONG Renkai, CHEN Yongtao, REN Guowu. Effects of gap on the explosive loading process of tin[J]. Explosion And Shock Waves, 2021, 41(1): 012101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0054
Citation: HE Nianfeng, ZHANG Shaolong, HONG Renkai, CHEN Yongtao, REN Guowu. Effects of gap on the explosive loading process of tin[J]. Explosion And Shock Waves, 2021, 41(1): 012101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0054

间隙对金属锡爆轰加载过程的影响

doi: 10.11883/bzycj-2020-0054
基金项目: 国家自然科学基金(11702278,11872346,11932018,11602250)
详细信息
    作者简介:

    贺年丰(1988- ),男,博士,助理研究员,henianfeng_thu@163.com

    通讯作者:

    任国武(1981- ),男,博士,副研究员,gwren@caep.cn

  • 中图分类号: O381

Effects of gap on the explosive loading process of tin

  • 摘要: 采用高能炸药透过钢板对锡样品开展爆轰加载实验,并通过数值模拟对实验结果进行验证,分析不同间隙对爆轰加载过程的影响。研究结果表明:亚毫米级别的样品间隙能对实验结果会产生显著影响;一方面锡样品与钢层间的间隙将导致冲击波在间隙表面发生强反射,反射稀疏波在钢层与炸药界面再次反射形成较强的后续压缩冲击波,进而导致锡样品的加载压力显著升高,另一方面,金属层间与炸药间的间隙将导致加载压力降低;相较于金属层间与炸药间的间隙,锡样品与钢层间的间隙对加载影响更严重,并且随着间隙尺寸变化,两种情况中间隙影响的变化趋势也有所差异。
  • 图  1  实验装置

    Figure  1.  Experimental device

    图  2  锡样品自由面不同位置的速度曲线

    Figure  2.  Velocity histories at different positions at the Sn sample free surface

    图  3  中能X光照相结果(t=24 μs)

    Figure  3.  X-ray radiograph of Sn sample under explosive loading at 24 μs

    图  4  面密度分布

    Figure  4.  Areal density distribution

    图  5  大气压作用下钢层将发生变形并与锡样品和炸药发生脱离的示意图

    Figure  5.  Illustration of steel layer deformation and separation from the tin sample and explosive under atmospheric pressure

    图  6  爆轰加载锡样品过程的特征线

    Figure  6.  Characteristic lines showing the loading process of the tin sample by detonation

    图  7  模拟结果和实验结果的对比

    Figure  7.  Comparison of experimental and simulational results

    图  8  应力分布云图(t=14 μs)

    Figure  8.  Pressure contours in specimens at 14 μs

    图  9  物质空间分布的比较(t=24 μs)

    Figure  9.  Comparison of space distribution of materials at 24 μs

    图  10  锡样品自由面速度和加载压力

    Figure  10.  Changes of surface velocity and pressure with gap

    图  11  不同的间隙对锡样品自由面速度和加载压力的影响

    Figure  11.  Effects of different gaps on velocity and loading pressure at the free surface of the Sn sample

    表  1  金属Steinberg-Guinan本构参数

    Table  1.   Parameters of metals in the Steinberg-Guinan constitutive relation

    材料${G_0}{\rm{/GPa}}$${Y_0}{\rm{/GPa}}$${Y_{\max }}{\rm{/GPa}}$$\beta $η${G'_{\rm{p}}}$${G'_{\rm{T} } }{\rm{/(MPa \cdot K^{-1})} }$${Y'_{\rm{p}}}$${T_{{\rm{m0}}}}{\rm{/K}}$
    Sn17.90.160.222 0000.061.55−37.950.013 9656.6
    304钢770.342.5430.351.74−35.040.007 682 380
    注:Tm0为融化温度
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    表  2  金属Mie-Grüneisen状态方程参数

    Table  2.   Parameters of metals in the Mie-Grüneisen equation of state

    材料${\rho _0}$/(g∙cm−3)${c_0}$/(m∙s−1)${s_1}$$\gamma $
    Sn7.2872 5901.49 2.27
    3047.9 4 5701.3381.93
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-10-28
  • 修回日期:  2020-06-11
  • 刊出日期:  2021-01-05

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