内爆作用下舱室结构毁伤数值模拟研究

为研究内爆作用下,不同毁伤源形式对火箭发动机舱室的破坏效应,利用LS-DYNA软件建立舱室全尺寸模型,并基于ALE流固耦合算法实现不同工况下(1.5 kg TNT当量下单冲击波、1.5 kg TNT当量下冲击波-破片耦合、15 kg TNT当量下单冲击波、15 kg TNT当量下冲击波-破片耦合),冲击波和破片对舱室的毁伤仿真。研究结果表明:1.5 kg TNT当量下,爆源处未产生壳体破片,单冲击波较冲击波-破片耦合作用对舱室破坏更严重,主要以舱室底板出现破裂孔洞为主,冲击波-破片耦合作用下底板只发生局部变形;当量升至15 kg TNT时,2种破坏模式下舱室整体均发生严重破坏失稳,但冲击波-破片耦合较单冲击波,其破坏时间提前,破坏时长缩短,毁伤面积变大;在各工况下由于应力集中,柱段与底板连接处均最先断裂,并向底板和柱段发展,其中与爆源最近的底板破坏相对更严重。因此,可将底板及其与柱段连接处视为舱室薄弱点,研究结果可为舱室内爆毁伤评估和局部防护研究提供一定参考。