摘要关键词
查看更多>>随着现代军事和航空航天等国防事业的飞速发展，开展炸药等含能材料在储存、服役或工作阶段中燃烧性能的机理研究对国防安全和工业发展都具有非常重要的意义。由于含能材料燃烧过程等瞬态动力学问题的复杂性，利用实验研究和理论分析的方法对其进行研究难以实现。随着计算机的飞速发展，基于仿真的工程科学在瞬态动力学中的研究受到越来越多学者的关注，但对细观尺度下炸药等含能材料燃烧阶段的研究却处于探索阶段。开展细观尺度下非均质炸药等含能材料的燃烧机理研究，建立一种细观尺度下非均质炸药的燃烧响应机理分析数值方法，可以更加深刻地理解炸药的燃烧特性，对炸药等含能材料在军事等领域的理论研究和工程应用具有非常重要意义。本文基于无网格算法——物质点法基本理论，研究细观尺度下非均质炸药的燃烧响应机理，具体研究内容包含以下几个方面: (1)基于物质点法基本理论，编制爆炸冲击动力学问题的计算程序，利用具体数值算例验证算法理论和编制程序的正确性;提出动态背景域概念和轴对称问题处理方法，对物质点法在求解大变形、轴对称等具体问题的计算效率进行讨论研究。 (2)对细观尺度下非均质炸药的力学性能进行数值研究，建立非均质炸药的几何模型，基于广义粘弹性统计裂纹模型，给出炸药损伤的本构关系，研究细观尺度下非均质炸药的应力更新算法和压力波传播机理。 (3)研究细观尺度下非均质炸药中含能晶体颗粒的燃烧特征和燃烧规律，分析含能晶体颗粒燃烧过程的热力学性能，建立颗粒燃烧过程下的化学反应热和力学耦合分析算法，分析含能晶体颗粒在细观尺度下的燃烧机理。 (4)给出细观尺度下描述非均质炸药的状态方程，提出非均质炸药燃烧过程的多物质物质点数值算法，基于热平衡方程理论，对非均质炸药在细观尺度下“热点”的形成进行分析，建立细观尺度下基于物质点法理论的非均质炸药燃烧过程数值模拟算法，并验证该算法和程序的正确性。 (5)提出一种细观尺度下非均质炸药的燃烧转爆轰数学模型，给出该模型的基本假设和守恒方程，建立非均质炸药燃烧转爆轰阶段的材料状态方程，给出燃烧转爆轰的判别条件，并验证该方法的正确性。
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