[发明专利]一种预测炸药热损伤的热力耦合仿真方法

权利要求书

1.一种预测炸药热损伤的热力耦合仿真方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：建立炸药的三维模型；

步骤二：根据炸药的几何特征，选择网格类型和网格尺寸对炸药的三维模型划分网格，获得热网格模型；

步骤三：根据能量守恒定律和傅里叶传热定律，结合炸药的三维模型，确定炸药的热传导方程；

步骤四：根据炸药的类型及所处的热环境，设定炸药的材料属性和炸药的边界条件，进而获得炸药的热分析模型；

步骤五：设置迭代步长和迭代步数，求解炸药的热传导模型，获得热分析结果数据；

步骤六：将热网格模型转换为结构网格模型，将热分析得到的温度结果作为热载荷施加到结构网格的各个节点上，在炸药的材料属性中，设定炸药的弹性模量、泊松比和热膨胀系数参数，获得结构分析模型；

步骤七：求解结构分析模型，获得炸药的变形量、应变和应力结果，用于判断炸药中出现热损伤的位置；

其中，结构分析的控制方程表示为：

[C]{σ}＝{F} (4)

式中，[C]为算子矩阵，{σ}为应力向量，{F}为载荷向量，包括热载荷和约束载荷，分别表示为：

{σ}＝{σ_xσ_yσ_zτ_xyτ_yzτ_zx}^T (6)

式中，σ_x、σ_y和σ_z表示正应力，τ_xy、τ_yz和τ_zx表示切应力，F_x、F_y和F_z分别表示沿x，y和z方向的分力；

应力与应变关系表示为：

{σ}＝[D]({ε}-{α}ΔT) (8)

式中，[D]为弹性矩阵，{σ}为应力向量，{ε}为应变向量，{α}为热膨胀系数向量，分别表示为：

{σ}＝{ε_xε_yε_zγ_xyγ_yzγ_zx}^T (10)

{α}＝{α_xα_yα_z000}^T (11)式中，E为弹性模量，μ为泊松比，ε_x、ε_y和ε_z均为正应变，γ_xy、γ_yz和γ_zx均为切应变，α_x、α_y和α_z均为热膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的预测炸药热损伤的热力耦合仿真方法，其特征在于，步骤三中，热传导方程表示为：

式中，C为比热容，ρ为密度，T为温度，t为时间，λ为导热系数，为微分算子；S为炸药的自热源项。

3.根据权利要求1所述的预测炸药热损伤的热力耦合仿真方法，其特征在于：步骤四中，设置炸药材料属性包括炸药的密度、比热容、导热系数、炸药的自热源项函数。

4.根据权利要求3所述的预测炸药热损伤的热力耦合仿真方法，其特征在于：炸药的自热源项函数具体如下：

式中，S为炸药的自热源项，ρ为密度，r_i为反应速率，Q_i为反应热，i为反应序号，i＝1,2,……。