Page 82 - 《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

表 1 数值计算模型参数 [15-16]
Table 1 Parameters of numerical calculation model [15-16]
组件 材料 LS-DYNA材料类型、材料参数

*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
壳体 钢 密度/（kg·m ） 杨氏模量/GPa 泊松比 屈服应力/GPa 切线模量/GPa 参数β
−3
7 850 210 0.3 0.885 1.95 1.0
*MAT_SIMPLIFIED_JOHNSON_COOK
端盖 铝合金 密度/（kg·m ） 杨氏模量/GPa 泊松比
−3
2 760 73.0 0.33
*MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO
−3
尼龙 密度/（kg·m ） 剪切模量/GPa 屈服应力/GPa
1 130 2.70 0.12
*MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO
波形控制器 聚氨酯 密度/（kg·m ） 剪切模量/GPa 屈服应力/GPa
−3
1 100 2.20 0.05
*MAT_ELASTIC_PLASTIC_HYDRO
−3
PTFE 密度/（kg·m ） 剪切模量/GPa 屈服应力/GPa
2 160 2.33 0.05
*MAT_ELASTIC
−3
破片 钢 密度/（kg·m ） 剪切模量/GPa 泊松比
7 890 206.9 0.3
*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN
−1
主装药 HMX 密度/（kg·m ） 爆速/（km·s ） 爆压/GPa
−3
1 891 9.11 42

根据表 1 中的数值计算模型参数建立了 4 种杀伤战斗部数值计算模型，其中不含波形控制器的模
型记为 A ，含波形控制器且波形控制器材料为尼龙、聚氨酯、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）
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的模型分别记为 A 、A 、A 。除波形控制器参数不同外，4 种模型的其余部分结构与材料参数都相同。
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2.3 数值计算结果分析
对模型 A 、A 、A 、A 的破片飞散过程进行数值计算，计算时长 300 µs，起爆方式都采用中心点起
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爆。其中模型 A 破片的飞散过程如图 7 所示，模型 A 的破片飞散过程如图 8 所示。
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2.3.1 破片飞散速度
对破片正视图最前列的 20 枚破片按 1～20 的顺序从下至上依次编号。根据数值计算结果，得到模
型 A 和 1 A 中编号 1～20 的破片速度与破片编号变化关系分别在 t=20，30，50，100 µs 时的图像，如图 9
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所示。
由破片飞散过程图可以看出，不含波形控制器的模型 A 与含波形控制器的模型 A 的破片空间分
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布和破片速度差异较大：对于 A ，刚起爆时两端和中心位置破片速度较小，之后中心位置的破片速度不
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断增大，在约 50 µs 后，破片速度呈现出中间大两端小的分布；而对于 A ，刚起爆时中心位置破片速度较
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小，两端破片速度较大，之后中心位置的破片速度不断增大，在约 50 µs 后，所有位置破片速度几乎相
同。因此波形控制器减小了不同位置破片稳定后的飞散速度差异，改善了破片飞散速度的一致性。
模型 A ～A 的破片速度随时间的变化关系如图 10 所示，其中正视图最前列 20 枚破片飞散速度的
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平均值如表 2 所示。
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