一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法与流程

技术特征：
1.一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，战斗部装药爆炸后，爆轰产物的内能和动能及高速破片动能最终均转化为准静态气压作用到结构上，通过测量准静态压力计算等效裸装药大小；步骤二，忽略爆炸产物的绕流效应导致的能量损失，通过能量守恒原理，计算得到战斗部的极限膨胀半径；步骤三，根据战斗部的失效形式来确定壳体的径厚比；步骤四，根据不同温度、不同应变率、多种应力下的材料断裂实验选择合适的材料模型；步骤五，依据步骤一得到的等效裸装药大小、步骤二得到的极限膨胀半径、步骤三得到的壳体的径厚比、步骤四确定的材料，以及根据舱内爆炸载荷的特征参数冲击波超压峰值δp、冲量i和准静态压力p
qs
与炸药自身特性、空气特性、结构与材料和位置参数，通过冲量相似律和比例定律、量纲分析法完成反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建。2.如权利要求1所述的一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法，其特征在于：还包括步骤六，根据步骤五构建的反舰导弹战斗部爆炸缩比模型，预测反舰导弹战斗部爆炸缩比模型爆炸的力学特性，支撑相关武器战斗部或防护结构设计及优化，提升相关武器战斗部或防护结构性能，解决相关工程技术问题。3.如权利要求1或2所述的一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法，其特征在于：步骤一所述通过测量准静态压力计算等效裸装药大小的方法为；式中：m
ebc
为战斗部冲击波压力载荷计算等效tnt当量，kg；m
charge
为战斗部实际装药量的tnt当量，kg；m
case
为战斗部壳体质量，kg；高速破片初始速度v0计算公式为：式中：m
s
为战斗部壳体质量，e为战斗部装药的特征能量；战斗部的装药的特征能量e为：d为战斗部的装药爆速。4.如权利要求3所述的一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法，其特征在于：步骤一中所需要的的战斗部等效裸装药大小w为：式中：e
fk
为破片的总动能，e
total
为战斗部装药总内能。5.如权利要求4所述的一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法，其特征在于：步骤
二所述的战斗部极限膨胀半径r0通过下列等式解出：式中：ρ
f
和h
f
分别为战斗部材料密度和壳体厚度，ρ
e
为装药密度，r0为战斗部壳体的初始半径。6.如权利要求5所述的一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法，其特征在于：根据战斗部内部膨胀环变形后期的应力状态和微观损伤断裂机理，以及产生的拉伸和剪切破坏形式来确定步骤三所需要的径厚比：式中：r和r分别为战斗部膨胀后的外径和内径；通常情况下破坏包括延性颈缩破坏、复合损伤和剪切损伤。7.如权利要求6所述的一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法，其特征在于：步骤四中，材料变形通常分为四个典型阶段，整体塑性阶段、稳定径缩阶段、局部径缩发展阶段、最终碎裂阶段；根据这四个阶段的变形得到材料的弹性极限、抗拉强度、屈服应力参数，从而计算得到材料的杨氏模量或泊松比，进而确定步骤四所需要的材料。8.如权利要求7所述的一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法，其特征在于：步骤五中，(1)炸药方面参数：炸药质量w、炸药密度ρ
e
、单位质量炸药爆炸释放的能量e、膨胀产物绝热指数γ
e
；(2)空气参数：初始状态压力p0、空气密度ρ
a
、空气绝热指数γ
a
；(3)结构参数：舱室长l、宽b、高h；(4)位置参数：迎爆面与炸药的距离r；以长度l、质量m和时间t为基本量纲、各物理参数的量纲如表1；表1 舱内爆炸载荷特征量量纲
根据π定律，冲击波压力与有关影响因素的表达式为：δp＝f(w,ρ
e
,e,γ
e
,p0,γ
a
,l,b,h,ρ
a
,r)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)去除无量纲量等因素影响，简化为：δp＝f(w,ρ
e
,e,p0,l,b,h,ρ
a
,r)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)以w、ρ
e
和e为基本量，(8)表达成无量纲式缩比模型和原模型的炸药类型、战斗部壳体材料和空气的参数均相同，则(γ
e
,γ
a
,ρ
e
,e,p0,ρ
a
)＝const
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)则式(9)简化为根据相似率，若要使战斗部缩比模型爆炸超压δp
m
与原模型爆炸超压δp
p
相等，则满足：式中，下标p表示原型，下标m表示模型；由比例定律可知压力满足如下关系δp
p
＝δp
m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)冲量的相似率为：同样地，根据比例定律得到通过量纲分析的方法得到p
qsp
＝p
qsm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)完成反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建。

技术总结
本发明公开的一种反舰导弹战斗部爆炸缩比模型构建方法，属于爆炸毁伤、防护技术领域。本发明实现方法为：基于战斗部等效裸装炸药的大小，根据能量守恒计算得到战斗部极限膨胀半径，以及根据不同温度下的材料实验得出材料的泊松比参数，从而确定材料选型；根据所述参数进行等效缩比计算，根据等效缩比计算结果构建反舰导弹战斗部爆炸缩比模型。本发明能够实现在仿真模拟中简化导弹模型的同时保持原有特性，减弱一些非必要因素对仿真预测的影响，使仿真预测更加简便，结果更加准确。本发明能够节约实验成本，提高人员安全性，能够为相关武器战斗部或防护结构等设计及优化提供方便快捷且可靠的参考依据。捷且可靠的参考依据。捷且可靠的参考依据。


技术研发人员：李营 张树山 任宪奔 方岱宁
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2021/12/3