基于体积填充法的弹体侵爆一体毁伤效应研究

弹体侵爆一体试验很难区分侵彻和爆炸两种荷载的毁伤权重,目前亦未有较成熟的方法模拟弹体侵彻动爆一体的全过程。针对此问题提出一种基于体积填充法的弹体侵爆一体数值模拟方法,在背景网格中通过体积填充生成炸药材料,同时赋予其与弹壳相同的初始速度,设置流固耦合算法约束弹壳与炸药协同变形和运动,同步侵彻目标介质后静态或动态起爆炸药。利用经验公式对惰性弹侵彻过程进行了模型验证,完成了侵彻静爆一体和侵彻动爆一体全过程数值模拟,给出混凝土介质内部压力场、表面成坑和成坑深度的变化规律,量化分析了侵爆一体过程中侵彻和爆炸两种荷载的毁伤权重。结果表明:当侵彻静爆一体时,目标介质内未消散的侵彻波场会与爆炸冲击波场叠加,其压力峰值较侵彻后装药静爆的单一爆炸波场有所提高,但不明显;当侵彻动爆一体时,炸药的动爆效应使得介质内爆炸冲击波场呈现出不规则的球形分布,速度方向峰值压力提高20%以上,在固定着靶速度的情况下,起爆时间越晚,表面成坑越小,成坑深度越大;在固定起爆深度的情况下,着靶速度越大,表面成坑越小,成坑深度越大。