均衡亞克力通透試驗(yàn)和參數(shù)摹擬
實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)裝置如示，用高速轉(zhuǎn)鏡掃描相機(jī)和單狹縫技術(shù)來(lái)測(cè)定爆轟波透出端面的波形。平面波透鏡炸藥選用JO9159，內(nèi)部采用惰性材料有機(jī)玻璃調(diào)整波形，底端覆蓋一層高能炸藥JO9159，起爆方式為單點(diǎn)起爆。
相機(jī)的掃描轉(zhuǎn)速為15萬(wàn)轉(zhuǎn)/分鐘，狹縫像在底片上的掃描速度為7.5mms-1，中小方框示底片處理后得到的Rt實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
數(shù)值模擬狀態(tài)方程在計(jì)算模型中，對(duì)JO9159炸藥采用三項(xiàng)式的點(diǎn)平面波透鏡示意微秒級(jí)高壓電雷管，2JO9159炸藥，3有機(jī)玻璃，4反光鏡，5高速轉(zhuǎn)鏡掃描相機(jī)火增長(zhǎng)模型，對(duì)有機(jī)玻璃采用Gruneisen方程。
三項(xiàng)式點(diǎn)火增長(zhǎng)模型<7，8>：ddt=I（1-）b0-1-ax+G1（1-）cdpy+G2（1-）egpz（1）式中，是炸藥反應(yīng)度，t是時(shí)間，是密度，0是初始密度，單位為gcm-3，p是壓力，單位為GPa，I，G1，G2，a，b，x，c，d，y，e，g和z是常數(shù)。
反應(yīng)產(chǎn)物的狀態(tài)方程采用JWL形式的狀態(tài)方程：p=A1-wR1Ve-R1V+B1-wR2Ve-R2V+wE0V（2）式中的系數(shù)均為待定參數(shù)。
Gruneisen方程<9，10>：p=0C21+1-02-a21-（S1-1）+S2+1-S3（+1）2+（0+a）E（3）式中，C為usup曲線的截距，S1、S2、S3是usup曲線斜率的系數(shù)，0是Gruneisen系數(shù)，a是對(duì)0的一階體積修正。
JO9159炸藥化學(xué)反應(yīng)速率方程的參數(shù)及爆轟產(chǎn)物狀態(tài)方程的參數(shù)如2所示，有機(jī)玻璃狀態(tài)方程參數(shù)如所示，2、3中參數(shù)的下標(biāo)0示材料初始值。JO9159炸藥點(diǎn)火增長(zhǎng)模型反應(yīng)速率方程參數(shù)計(jì)算模型與結(jié)果分析在笛卡兒坐標(biāo)系中建立三維計(jì)算模型如所示。
由于測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置為軸對(duì)稱，故將其剖為原來(lái)四分之一的形狀，在其兩個(gè)剖面分別加上關(guān)于x，y軸的對(duì)稱約束。
ABCD區(qū)為JO9159炸藥部分，CDEF區(qū)為有機(jī)玻璃，EFGH區(qū)為JO9159炸藥。采用單點(diǎn)起爆方式，起爆點(diǎn)為A點(diǎn)。
為模型的初分網(wǎng)格，網(wǎng)格劃分為六面體形，邊長(zhǎng)取為1mm.為1.42s時(shí)模型的等壓分布，由于軸向稀疏波的作用，爆轟產(chǎn)物向后飛散，起爆位置成小山坡狀，這時(shí)平面波透鏡內(nèi)傳播的爆轟波形近似為球面波形。為4s時(shí)模型的等壓分布，這時(shí)有機(jī)玻璃已被壓縮，由于有機(jī)玻璃中的沖擊波速度小于高速層炸藥的爆速值，造成在同一軸向距離的位置，轟波到達(dá)有機(jī)玻璃與高速層炸藥界面的時(shí)間與沖擊波沿有機(jī)玻璃軸線傳播的時(shí)間幾乎相同，因而使有機(jī)玻璃中傳播的沖擊波波形近似為一平面。為7.32s時(shí)模型的等壓分布，這時(shí)底層JO9159已被起爆，由于側(cè)向稀疏波的作用，平面波透鏡成為凸出的腰鼓狀，軸向稀疏波的作用使起爆部分的山坡形狀進(jìn)一步擴(kuò)大。等壓分布中靠近軸線位置的爆轟波近似為平面，而邊側(cè)的等壓分布則由于徑向稀疏波的作用向后計(jì)算模型的主視計(jì)算模型初分網(wǎng)格的主視1.42s時(shí)JO9159炸藥及有機(jī)玻璃中的等壓分布4s時(shí)JO9159炸藥及有機(jī)玻璃中的等壓分布2s時(shí)有機(jī)玻璃及底層JO9159炸藥中的等壓分布爆轟波透出端面波形的計(jì)算值彎曲。為爆轟波透出端面波形的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的比較，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本相符合，只是在靠近邊側(cè)位置的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差較大，這是由于在建模過(guò)程中為了計(jì)算穩(wěn)定，對(duì)靠近平面波透鏡側(cè)面的有機(jī)玻璃進(jìn)行光滑處理后而造成的波形計(jì)算失真。
結(jié)論應(yīng)用三維非線性有限元流體動(dòng)力學(xué)程序（ANSYS/LSDYNA）對(duì)平面波透鏡實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬，數(shù)值模擬中對(duì)JO9159炸藥采用點(diǎn)火增長(zhǎng)模型，炸藥爆轟產(chǎn)物采用JWL狀態(tài)方程，有機(jī)玻璃采用Gruneisen方程，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)基本相符。所得炸藥及有機(jī)玻璃參數(shù)可用于平面波透鏡的設(shè)計(jì)。
