一种评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法技术

本发明专利技术涉及一种评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法，属于爆破毁伤评估技术领域，解决了现有技术侵爆战斗部在混凝土介质中爆炸破坏区域难以精准计算的问题。该方法包括如下步骤：根据待评估侵爆战斗部圆柱型装药的长度和带壳装药的体积或质量，将所述带壳装药等效为N个依次排列的带壳球状单元药包；通过准静态叠加方法，获得所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度，进而根据侵爆介质的断裂要求，获得爆炸破坏区域半径；获得侵爆战斗部爆破建筑时产生的有效应力，进而根据爆炸破坏准则，获得粉碎区半径或裂隙区半径。本发明专利技术提供的方法为侵爆战斗部优化设计以及防护工程设计提供了重要支撑，具有重要的实用价值。

A Method for Evaluating Explosive Damage Area of Explosive Warhead

【技术实现步骤摘要】
一种评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法
本专利技术涉及爆破毁伤评估
，尤其涉及一种评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法。
技术介绍
现代战争中，具有重要战略价值的军事设施的防御结构越来越坚固，大都埋于地下并覆一定厚度的土岩或混凝土防护层。为了有效打击和破坏这类目标，侵爆战斗部对目标实施打击时，先侵彻后爆炸毁伤目标。侵爆战斗部装药在混凝土或土岩等介质中爆炸，形成爆炸冲击波，并在介质中传播，在爆心周围介质中形成压碎区、裂隙区及裂纹，随后，爆轰产物渗入裂隙对裂隙膨胀做功，使裂隙进一步扩展，并驱动碎块飞散，导致目标遭到不同程度的破坏。随着军事目标防御能力的增强，对侵爆战斗部的要求不断提高。增大侵爆战斗部的长径比可提高弹体的侵彻能力，增加壁厚可提高侵彻过程中弹体的结构稳定性。目前，关于裸装药在混凝土介质中爆炸产生的毁伤区域计算方法较多，但尚未同时考虑侵爆战斗部长径比、战斗部壳体厚度对爆炸毁伤效应的影响，并且，采用现有裸装药近似计算的方式，导致计算结果不精准。目前，研究人员通常采用试验方法评估侵爆战斗部在混凝土或土岩等介质中的爆炸破坏区域。但试验方法费用高，通用性小，结果适用范围也较小，即费效比较低。数值仿真计算目前很难获得与试验较吻合的结果，可信度不高。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法，用以解决现有技术侵爆战斗部在混凝土介质中爆炸破坏区域难以精准计算的问题。一方面，本专利技术实施例提供了一种评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法，包括如下步骤：根据待评估侵爆战斗部圆柱型装药的长度和带壳装药的体积或质量，将所述带壳装药等效为N个依次排列的带壳球状单元药包；通过准静态叠加方法，获得所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度，进而根据侵爆介质的断裂要求，获得爆炸破坏区域半径；获得侵爆战斗部爆破建筑时产生的有效应力，进而根据爆炸破坏准则，获得粉碎区半径或裂缝区半径。上述技术方案的有益效果如下：当前侵爆战斗部圆柱型装药的长径比一般比较大，且金属壳体较厚，经研究发现，长径比、壳体厚度对爆炸毁伤有重要影响，因此上述技术方案在爆炸毁伤区域计算时，考虑了长径比和壳体厚度带来的影响。由于侵爆战斗部装药一般为圆柱形，因此将侵爆战斗部圆柱型装药等效为N个依次排列的带壳球状单元药包，其壳体与侵爆战斗部壳体材料相同，单独计算每一带壳球状单元药包爆炸造成的爆炸毁伤效果，再叠加获得综合爆炸毁伤效果，进而获得爆炸破坏区域半径、粉碎区半径或裂隙区半径。上述技术方案解决了侵爆战斗部在混凝土介质中爆炸破坏区域难以计算的问题，为侵爆战斗部优化设计以及防护工程设计提供了重要支撑，具有重要的实用价值。基于上述方法的进一步改进，根据待评估侵爆战斗部圆柱型装药的长度和带壳装药体积，将所述带壳装药等效为N个依次排列的带壳球状单元药包，包括：根据待评估侵爆战斗部圆柱型装药的长径比，确定带壳球状单元药包数量N；根据所述带壳球状单元药包数量N，结合侵爆战斗部圆柱型装药的带壳装药体积，得到带壳球状单元药包的半径和壳体厚度；在侵爆战斗部圆柱型装药出炮口位置，将N个具有所述半径和壳体厚度的带壳球状单元药包依次排列在侵爆战斗部圆柱型装药的径向方向上，作为侵爆战斗部圆柱型装药的等效形式。上述进一步改进方案的有益效果是：引入了待评估侵爆战斗部圆柱型装药的长径比对计算圆柱型装药威力的影响。通过上述技术方案的等效，可将毁伤评估计算过程转化为带壳球状单元药包所在的球坐标系求解，便于计算。进一步，所述带壳球状单元药包数量N的计算公式为式中，L、rc、δc分别表示侵爆战斗部圆柱型装药的长度、半径和壳体厚度，f()表示取整运算；所述带壳球状单元药包的半径re和壳体厚度δe分别为上述进一步改进方案的有益效果是：需说明的是，上述公式仅适用于大长径比的情况，在等效过程中，同时考虑装药及壳体的影响(re和δe)，使得等效获得的结果更加接近真实结果。进一步，所述通过准静态叠加方法，获得所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度，进而根据侵爆介质的断裂要求，获得爆炸破坏区域半径，包括如下步骤：获得每一带壳球状单元药包在爆坑边缘处的合成质点速度；通过准静态叠加方法，对获得的每一带壳球状单元药包在爆坑边缘处的合成质点速度进行叠加，获得所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度；通过令所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度等于侵爆介质断裂时的临界质点速度，获得爆炸破坏区域半径。上述进一步改进方案的有益效果是：改进了现有技术只考虑圆柱型装药几何中心对爆坑边缘的影响对评估结果造成的偏差，通过带壳球状单元药包毁伤效果叠加方式，弱化了直接计算圆柱型装药时大长径比对计算结果造成的影响，使获得的爆炸破坏区域半径更加贴合实际，并且可靠。进一步，第i个带壳球状单元药包在爆坑边缘处的合成质点速度Vi通过下式计算得到式中，Ke表示与带壳球状单元药包特征相关的常数，Wi表示第i个带壳球状单元药包中心到被爆破建筑表面的距离，ri表示第i个带壳球状单元药包中心到爆坑边缘处的距离，i＝1,…,N；所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度上述进一步改进方案的有益效果是：充分考虑了每个等效药包带壳球状单元药包几何位置对爆坑边缘质点速度矢量大小及方向的影响，使获得爆坑边缘处的综合质点速度更加贴合实际，并且可靠。进一步，所述爆炸破坏区域半径R2通过下式获得其中Ke＝V0·(re+δe)2式中，σdt表示侵爆介质动态抗拉强度，ρm0表示侵爆介质初始密度，E表示侵爆介质弹性模量，V0表示侵爆战斗部进入侵爆介质里后带壳球状单元药包表面上侵爆介质速度。上述进一步改进方案的有益效果是：通过联立侵爆介质断裂时的临界质点速度与综合质点速度，在计算过程中引入侵爆介质材料参数σdt、ρm0、E能够真实反映不同参数的侵爆介质的破坏半径。进一步，所述侵爆战斗部爆破建筑时产生的有效应力σi通过下式获得其中λ＝μ/(1-μ)式中，σr表示侵爆战斗部爆破后对被爆破建筑爆坑边缘处侵爆介质产生的径向应力，Pm0表示侵爆战斗部装药出炮口时对孔壁的初始应力，ri表示第i个带壳球状单元药包中心到爆坑边缘处的距离，rb表示炮孔半径，μ表示侵爆介质材料的动态泊松比，λ表示侧向压力系数。上述进一步改进方案的有益效果是：引入侵爆介质材料参数(μ)计算侵爆战斗部侵爆过程的有效应力，用以确定侵爆介质材料的爆炸破坏准则，并以此作为判据，分别计算粉碎区和裂隙区半径。上述技术方案给出了计算侵爆战斗部爆破建筑时产生的有效应力的经验公式，上述经验公式是专利技术人经过大量试验总结出的规律。进一步，所述爆炸破坏准则为，当侵爆战斗部爆破建筑时产生的有效应力大于侵爆介质的动态抗压强度时，判定被爆破介质受压，爆破效果为粉碎，产生粉碎区；当侵爆战斗部爆破建筑时产生的有效应力大于侵爆介质的动态抗拉强度，判定被爆破介质受拉，爆破效果为裂隙，产生裂隙区。上述进一步改进方案的有益效果是：限定了侵爆介质的爆炸破坏准则，通过上述爆炸破坏准则可进行编程计算获得粉碎区和裂隙区半径，方法简单易实现。进一步，所述粉碎区半径Rc通过下式获得A＝[(1+λ)2-2μ(1-λ)2(1-μ)+(1+λ2)]1/2式中，σcd表示侵爆介质的动态抗压强度，rb表示炮孔半径，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法，其特征在于，包括如下步骤：根据待评估侵爆战斗部圆柱型装药的长度和带壳装药的体积或质量，将所述带壳装药等效为N个依次排列的带壳球状单元药包；通过准静态叠加方法，获得所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度，进而根据侵爆介质的断裂要求，获得爆炸破坏区域半径；获得侵爆战斗部爆破建筑时产生的有效应力，进而根据爆炸破坏准则，获得粉碎区半径或裂隙区半径。

【技术特征摘要】
1.一种评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法，其特征在于，包括如下步骤：根据待评估侵爆战斗部圆柱型装药的长度和带壳装药的体积或质量，将所述带壳装药等效为N个依次排列的带壳球状单元药包；通过准静态叠加方法，获得所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度，进而根据侵爆介质的断裂要求，获得爆炸破坏区域半径；获得侵爆战斗部爆破建筑时产生的有效应力，进而根据爆炸破坏准则，获得粉碎区半径或裂隙区半径。2.根据权利要求1所述的评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法，其特征在于，根据待评估侵爆战斗部圆柱型装药的长度和带壳装药体积，将所述带壳装药等效为N个依次排列的带壳球状单元药包，包括：根据待评估侵爆战斗部圆柱型装药的长径比，确定带壳球状单元药包数量N；根据所述带壳球状单元药包数量N，结合侵爆战斗部圆柱型装药的带壳装药体积，得到带壳球状单元药包的半径和壳体厚度；在侵爆战斗部圆柱型装药出炮口位置，将N个具有所述半径和壳体厚度的带壳球状单元药包依次排列在侵爆战斗部圆柱型装药的径向方向上，作为侵爆战斗部圆柱型装药的等效形式。3.根据权利要求2所述的评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法，其特征在于，所述带壳球状单元药包数量N的计算公式为式中，L、rc、δc分别表示侵爆战斗部圆柱型装药的长度、半径和壳体厚度，f()表示取整运算；所述带壳球状单元药包的半径re和壳体厚度δe分别为4.根据权利要求1-3之一所述的评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法，其特征在于，所述通过准静态叠加方法，获得所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度，进而根据侵爆介质的断裂要求，获得爆炸破坏区域半径，包括如下步骤：获得每一带壳球状单元药包在爆坑边缘处的合成质点速度；通过准静态叠加方法，对获得的每一带壳球状单元药包在爆坑边缘处的合成质点速度进行叠加，获得所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度；通过令所有带壳球状单元药包在爆坑边缘处的综合质点速度等于侵爆介质断裂时的临界质点速度，获得爆炸破坏区域半径。5.根据权利要求4所述的评估侵爆战斗部爆炸毁伤区域的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彦，徐梓熙，黄风雷，吕中杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11