基本信息
- 项目名称：
- 聚能装药对舰船结构的毁伤效应研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 聚能装药有着极广泛的应用。本文基于SPH方法，对聚能装药的炸药爆轰、金属射流形成以及射流冲击靶板三个阶段进行模拟再现，同时研究分析了装药长度、药型罩锥角和炸高等参数对聚能效应的影响机理。并在此基础上，以某型水面舰船的船体主甲板结构为例，通过计算模拟，比较分析了相同药量的锥孔装药与方形装药对甲板结构的毁伤效应。
- 详细介绍：
- 由于炸药爆炸时会产生极高的聚能效应，聚能装药在军事和民用领域都有着极为广泛的应用。另一方面，舰船结构强度也越来越各国重视。在解决爆炸变形时，传统的拉格朗日法和欧拉法都存在难以克服的缺陷，光滑粒子流体动力学（SPH）方法由于其特有的无网格特性和拉格朗日性质，能够克服计算过程中的大变形，同时在捕获材料交界面和自由面问题时具有其独特的优越性。本文基于SPH方法，使用电脑程序实现了对聚能装药的炸药爆轰、金属射流形成以及射流冲击靶板三个阶段进行模拟再现，然后进一步研究分析了装药长度（装药量）、药型罩锥角和炸高等参数对聚能效应的影响机理。并在此基础上，选择典型的水面舰船的船体主甲板结构为例，通过计算模拟，比较分析了相同药量的锥孔装药与方形装药对甲板结构的毁伤效应。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 聚能装药广泛用于各种导弹战斗部以及工程爆破等领域，另一方面，各国海军都越来越重视舰艇的抗抗冲击性能 。本文基于SPH 方法，对聚能装药进行模拟，以期能够为在相关领域提供参考。本文先介绍研究方案的选择，又建立计算模型模拟了聚能装药炸药爆轰、金属射流形成以及射流冲击靶板三个阶段，然后进一步研究分析了装药量、药型罩锥角和炸高等参数对聚能效应的影响机理。最后又进一步通过对比分析聚能装药的毁伤效应。
科学性、先进性及独特之处
- 锥孔装药的聚能效应具有高速性和瞬时性等特点。在采用传统的拉格朗日网格的方法进行计算模拟时，会遇到极大的困难；欧拉网格进行计算模拟时，由于多种介质的存在很难准确模拟依赖界面几何形状的现象，如射流的形成等。本文使用了SPH方法由于其特有的无网格特性和拉格朗日性质，能够克服计算过程中的大变形，同时在捕获材料交界面和自由面问题时具有其独特的优越性，因此能较好的解决这一问题。真实的模拟了聚能装药的毁伤效应。
应用价值和现实意义
- 本文使用了SPH方法用计算机编程真实的模拟了聚能装药的毁伤效应，较好的反应了爆炸结果，也不用花费大量人力物力进行试验。本文既可以对工程爆破、石油勘探、各种导弹战斗部等需要使用聚能炸药的领域起到较好的指导作用，也可以为军舰的强度及防护提供一个参考。
学术论文摘要
- 聚能装药一般是具有任意几何形状空腔的柱形高能炸药，一端是以薄层衬里隔成的半球形或锥形空腔，而在另一端则是引信。由于炸药爆炸时会产生极高的聚能效应，聚能装药在军事和民用领域都有着极为广泛的应用。光滑粒子流体动力学（SPH）方法由于其特有的无网格特性和拉格朗日性质，能够克服计算过程中的大变形，同时在捕获材料交界面和自由面问题时具有其独特的优越性。本文基于SPH方法，对聚能装药的炸药爆轰、金属射流形成以及射流冲击靶板三个阶段进行模拟再现，同时研究分析了装药长度（装药量）、药型罩锥角和炸高等参数对聚能效应的影响机理。并在此基础上，以某型水面舰船的船体主甲板结构为例，通过计算模拟，比较分析了相同药量的锥孔装药与方形装药对甲板结构的毁伤效应，旨在为军事领域及相关的工程应用提供参考。
获奖情况
- 2011年5月获哈尔滨工程大学校“五四杯”三等奖。
鉴定结果
- 本论文严谨科学，具有很强的参考价值。
参考文献
- 王志军, 尹建平. 弹药学[M]. 北京: 北京理工大学出版社. 2005.5 石连松, 宋衍昊, 陈斌. 聚能爆破技术的发展及研究现状[J]. 山西建筑
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