Page 81 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 刘 伟，等： 波形控制器对杀伤战斗部破片飞散特性影响研究 第 2 期

所设计的杀伤战斗部长度为 200 mm、直径为 160 mm，结合以上方法设计了波形控制器材料为尼
龙、战斗部飞散角理论值为 10°的波形控制器模型，如图 5 所示。

图 5 波形控制器模型示意图
Fig. 5 Schematic diagram of wave shape controller model

2 数值模拟

2.1 数值计算模型
采用 SOLIDWORKS 软件建立杀伤战斗部有限元模型，并使用 HyperMesh 软件划分网格。采用 LS-DYNA
软件计算杀伤战斗部的破片飞散过程，并采用
LS-Prepost 后处理软件进行分析。建立的杀伤战 Cover
斗部数值计算模型如图 6所示，该模型由不锈钢
Shell
壳体、铝合金前后端盖、波形控制器、HMX 主装
药，800 枚立方体预制钢破片和空气组成，外形尺
Fragments
寸与第 1 节中设计的杀伤战斗部原理样机相同，破
片 尺 寸 为 10 mm×10 mm×10 mm。 使 用 ALE Wave shape controller
（arbitrary Lagrange-Euler）算法建模，壳体、前后
端盖、波形控制器和破片采用 Lagrange 网格，主装
Explosive
药和空气采用 Euler 网格，使用多物质流固耦合
算法进行计算，该方法可以降低 Lagrange 与 Euler
网格相互作用出现网格畸变的概率。空气网格
图 6 杀伤战斗部数值计算模型
边界施加压力外流边界条件，以模拟无限大空气域，
Fig. 6 Numerical calculation model of fragmentation warhead
防止压力在边界反射影响破片飞散特性的计算。

2.2 材料参数
主装药为 HMX 炸药，采用高能炸药燃烧材料模型 HIGH_EXPLOSIVE_BURN 和 JWL 状态方程来描
述主装药的爆轰过程。JWL 状态方程可精确描述炸药在爆轰驱动过程中气体产物压力随体积和初始能
量的变化关系，JWL 状态方程为：
Å ã Å ã
ω ω ωE
p = A 1− e −R 1 V + B 1− e −R 2 V + (19)
R 1 V R 2 V V
E 为初始内能。采用 m-kg-s 单位制建立数值计算模型，模型具体参
式中： A B R 1 R 2 ω 为输入参数，
、
、
、
、
数如表 1 所示 [15-16] 。
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