Page 128 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

Detonation gas flow

10 μs Stress/MPa Metal jet Stress/MPa 40 μs Stress/MPa
20 μs
第 46 卷 黄 琦，等： 复合型聚能药型罩作用下岩石的定向断裂 第 6 期
α
Stress/MPa Stress/MPa Stress/MPa

8.34 434 126
7.51 391 114
6.67 348 101
5.84 304 88.3
5.01 261 75.7
4.17 217 63.1
3.34 174 50.4
2.50 130 37.8
1.67 86.9 25.2
0.83 43.4 12.6
0 0 0
10 μs 20 μs 40 μs
(b) α=45°
Stress/MPa Stress/MPa Stress/MPa
4.78 464 108
4.30 418 97.5
3.82 371 86.6
3.35 325 75.8
2.87 279 65.0
2.39 232 54.2
1.91 186 43.3
1.43 139 32.5
0.96 92.9 21.7
0.48 46.4 10.8
0 0 0
10 μs 20 μs 40 μs
(c) α=60°
Stress/MPa Stress/MPa Stress/MPa
3.44 349 121
3.09 314 109
2.75 279 96.9
2.41 244 84.8
2.06 209 72.7
1.72 174 60.6
1.38 140 48.4
1.01 105 36.3
0.69 69.8 24.2
0.34 34.9 12.1
10 μs 0 20 μs 0 40 μs 0
(d) α=75°
图 17 Mises 应力分布演化过程
Fig. 17 Evolution process of Mises stress distributions

对比分析 4 种不同开口角工况下的 von Mises 应力云图可知，当开口角为 60°时，金属射流的形态最
完整，射流头部的初始速度达到峰值 1 686 m/s。爆生气体流与金属射流的协同作用，对岩石单元产生显
著的应力集中效应，使聚能效应达到最优。
4.4 数值模拟侵彻结果
采用 AUTODYN 数值模拟软件自带的专用测量工具，对不同开口角度药型罩对应的聚能射流侵彻
深度与开孔孔径进行定量表征，结果如表 9 所示。研究发现，随着药型罩开口角度的变化，聚能射流的

表 9 数值计算侵彻结果
Table 9 Numerical calculation of piercing results

开口角度/(°) 侵彻深度/mm 入射孔径/cm
30 13.0 10.1
45 16.8 11.4
60 21.5 14.1
75 15.7 8.4

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