王 慧

（海軍裝備部裝備審價中心，北京 100071）

當炸藥發(fā)生爆炸時，爆炸所產(chǎn)生的爆轟波和爆炸碎片導致間隔一定距離的另一個炸藥發(fā)生爆炸的現(xiàn)象，稱為殉爆[1]。袁俊明等對裸裝聚奧-9C（JO-9C）傳爆藥進行了引信殉爆數(shù)值模擬，分析了殉爆過程中JO-9C爆轟波的成長歷程和傳播規(guī)律[2]。KIM等利用流體動力學模型，分析了PBXN-9炸藥一對多殉爆的影響因素[3-4]。陳朗等計算了不同距離下裸裝固黑鋁（GHL）炸藥的殉爆距離，分析了炸藥殉爆過程中被發(fā)炸藥中爆轟波的成長歷程[5-7]。文中通過沖擊波作用傳爆序列殉爆數(shù)值模擬，考慮導爆管的作用，獲得了引信傳爆管的殉爆距離和安全距離。

1 有限元模型

1.1 材料模型

利用Jones-Wilkins-Lee（JWL）描述起爆藥的反應狀態(tài)pe和未反應狀態(tài)pg分別為：

式中：p為壓強；V為相對比容；T為溫度；A、B、R1、R2、ω和Cv為常數(shù)；下標e和g分別表示反應炸藥和反應產(chǎn)物。

反應速率方程：

式中：λ為炸藥反應度；t為時間；ρ為密度；p為 反 應 壓 強；I、G1、G2、a、b、x、c、d、y、e、g和z為12個可調(diào)的擬合系數(shù)。

1.2 數(shù)值模型與方法

采用非線性有限元軟件LS-DYNA 3D對引信傳爆序列進行殉爆數(shù)值模擬。起爆點設(shè)置于起爆藥上端中心點處，考慮爆炸沖擊波對引信傳爆序列的沖擊作用，引信傳爆序列結(jié)構(gòu)如圖1所示。傳爆序列中，JH-14C的尺寸為38.0 mm 15.5 mm，并使用True Grid建立1/2三維有限元模型。

1.3 材料參數(shù)

各材料參數(shù)如表1和表2所示。導爆藥、傳爆藥和起爆藥分別為RDX-8701[8]、JH-14C和Comp B炸藥。表1中，C、S1、γ0分別為格呂奈森方程截距、斜率和系數(shù)。表2中，Cp、G、SIGY分別為聚氨酯本構(gòu)模型中的系數(shù)、剪切模量和屈服模量。

圖1 引信傳爆序列幾何模型（單位：mm）

表1 紫銅、2024鋁、4340鋼與聚氨酯的格呂奈森狀態(tài)方程參數(shù)

表2 聚氨酯本構(gòu)模型參數(shù)

2 結(jié)果與討論

表3為被發(fā)引信在不同距離下的爆炸情況。圖2為距離9.5 mm處25 μs、40 μs時刻被發(fā)引信不同時刻的爆炸情況。圖3為距離11.5 mm處25 μs、40 μs時刻被發(fā)引信不同時刻的爆炸情況?？梢?，t=25 μs時，主發(fā)沖擊波作用于被發(fā)引信，在距離為9.5 mm、11.5 mm處，被發(fā)引信都發(fā)生了反應。但是，t=40 μs時，只有距離為9.5 mm處被發(fā)引信發(fā)生了殉爆，這是因為作用于被發(fā)引信的沖擊波壓強達到了傳爆藥的臨界起爆壓強[9-12]。

表3 不同距離下被發(fā)引信爆炸情況

通過設(shè)置高斯點來獲取傳爆藥壓強變化，高斯點的選取和壓強曲線如圖4（a）所示。圖4（b）為距離9.5 mm處被發(fā)傳爆藥內(nèi)部壓強歷程曲線。被發(fā)傳爆藥發(fā)生爆炸，初始峰值壓強約為7.2 GPa。隨著爆炸反應的進行，波陣面的壓強越來越高。t=26.1 μs開始，壓強值達到26.5 GPa，逐漸發(fā)展成穩(wěn)定的爆轟波，直到在被發(fā)傳爆藥反應后期達到并穩(wěn)定維持在JH-14C的爆壓值27.67 GPa左右。圖4（c）為距離11.0 mm處的壓強歷程曲線，可以看出t=26 μs時被發(fā)傳爆藥發(fā)生反應，爆轟波由左下向右上持續(xù)傳播，但壓強較低，初始峰值壓強僅為3.26 GPa，爆轟波繼續(xù)向右上傳播，但炸藥內(nèi)部的壓強值并無上升，反而呈現(xiàn)衰減趨勢，被發(fā)引信未發(fā)生爆炸。

圖2 9.5 mm不同時刻引信傳爆序列爆炸結(jié)果

通過最小二乘法擬合，建立引信起爆的判據(jù)方法[13]：

式中：K、I、C為判據(jù)的擬合參數(shù)，分別有K=3.425 61、I=-8.009 58 1016、C=0.023 25；P為壓強峰值；r為引信傳爆序列之間的距離。

圖4 高斯點的選取和不同距離處傳爆藥壓強歷程曲線

3 結(jié)語

本文對引信傳爆序列在沖擊波單獨作用下的情況進行了殉爆數(shù)值模擬，得到了臨界殉爆距離和殉爆安全距離，并結(jié)合模擬結(jié)果，通過最小二乘法給出了引信起爆判據(jù)方法，可為引信傳爆序列的裝藥設(shè)計、包裝設(shè)計、生產(chǎn)貯存以及防護提供一定的參考。