[发明专利]一种金属药型罩材料聚能射流平均直径的预测方法及其应用

说明书

本发明属于工程爆破技术领域，具体涉及一种金属药型罩射流平均直径的预测方法及其应用。本发明在考虑材料属性的基础上，根据药型罩射流形成及运动过程中的应力状态、材料属性在射流形成及运动过程中对射流形态的作用机理，构建射流平均直径‑材料属性关系式；将所述金属材料的材料属性代入所述射流平均直径‑材料属性关系式中，得到射流平均直径‑材料属性方程式；将待测材料的材料属性代入射流平均直径‑材料属性方程式中得到金属药型罩聚能射流的平均直径预测值。本发明提供的预测方法将材料属性的影响融入预测过程中，解决了传统理论无法确定不同材料聚能射流形态差异的问题，提高了射流平均直径预测结果的准确性。

技术领域

本发明属于工程爆破技术领域，具体涉及一种金属药型罩射流平均直径 的预测方法及其应用。

背景技术

金属射流经由聚能装药爆轰压垮金属药型罩而成，具有细长且轴对称的 结构特性。由于射流在炸药的爆轰驱动下获得了极高的运动速度，因而可通 过自身强大的动能击穿坚固的目标，在军事毁伤、石油开采和民用爆破等领 域得到了广泛的应用。

根据传统射流毁伤理论，当目标确定时，聚能射流对目标的毁伤孔径主 要受聚能射流直径和速度的影响，聚能射流的直径越大，头部速度越高，其 破孔孔径也就越大。由于炸药的应用的领域不同，对射流造成的破孔口径的 要求也不同：如在石油开采领域广泛使用的石油射孔弹，由于岩石和粘土对 石油的阻隔，需要将射孔弹预置于油管内部，然后将其运送至预期位置后引 爆，射流穿透管壁及周围岩石和粘土的阻隔形成通道，从而将周围的石油导 入油管中，这一过程中，若形成的射流具有更大的直径，则有利于产生更大 孔径的通道，提高石油的开采效率；在军事毁伤领域，如何突破目标坚固的 防护则成为了首要目的，此时更细的射流有利于射流能量的集中，从而达到 预期的击穿毁伤效果；对于攻坚领域的聚能战斗部，需要穿透坚固的混凝土 工事并形成稳定且口径较大的破孔，因而对射流的形态提出了更高的要求， 即在侵彻威力足够的前提下具有最大的射流直径，保证随进战斗部能够顺利 通过破孔进入工事内部，实现毁伤效能的最大化，因此，对于这类战斗部，药型罩材料的选取也需进行多次优化，以实现侵彻深度与口径的良好的匹配。

但是，传统射流理论在计算射流形态时，并未考虑材料自身(包括强度 和塑性等材料属性)对射流形态的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属药型罩射流平均直径的预测方法及其 应用，本发明提供的预测方法将材料属性的影响融入预测过程中，提高了金 属药型罩射流平均直径预测结果的准确性，能够用于指导药型罩的材料设计。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种金属药型罩射流平均直径的预测方法，包括以下步骤：

(1)根据药型罩射流形成及运动过程中的应力状态，结合材料属性在 射流形成及运动过程中对射流形态的作用机理，构建射流平均直径-材料属 性关系式；

所述材料属性包括密度、纵波波速、高应变率抗压强度、高应变率压缩 断裂应变、高温抗拉强度和高温拉伸断裂应变；所述高应变率抗压强度和高 应变率压缩断裂应变的应变率独立地≥1×10³/s；所述高温抗拉强度和高温拉 伸断裂应变的温度独立地≥700℃；

(2)将所述金属材料的材料属性代入所述步骤(1)得到的射流平均直 径-材料属性关系式中，拟合得到射流平均直径-材料属性方程式；

(3)提供待测金属药型罩的材料属性，利用所述步骤(2)得到的射流 平均直径-材料属性方程式得到待测金属药型罩聚能射流的平均直径预测值。

优选的，所述金属药型罩的几何结构为空心圆锥；所述空心圆锥的内壁 母线与外壁母线平行；所述空心圆锥的锥角为60～90°；所述空心圆锥的壁厚 为0.5～3mm。

优选的，所述射流平均直径-材料属性关系式如式I所示：