李晓杰，莫 非，闫鸿浩，王海涛

（大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁 大连 116023）

界面波是爆炸焊接过程中常见的现象之一，与焊接质量息息相关。在力学研究领域，爆炸焊接界面波形成机理存在着多种解释，如流体不稳定性机理、刻入机理、漩涡流泻机理和应力波机理等［1］。在运用流体动力学方法分析成波机理的过程中，郑哲敏等［2］指出，爆炸焊接过程中材料强度对界面波的形成起着重要作用。A.A.Akbari Mousavi等［3］借助AUTODYN软件对爆炸焊接斜碰撞过程建立了考虑材料强度的流体动力学有限元分析模型。

本文中，运用光滑粒子流体动力学方法，以Johnson－Cook材料模型和Grüneisen状态方程为基础，建立热塑性流体力学模型，借助ANSYS／LSDYNA 11.0软件对爆炸焊接界面波进行模拟，模拟结果与实验结果［4－5］进行比较。希望对界面波理论研究、爆炸焊接实验及生产预测等有所帮助。

1 计算模型

图1 计算模型Fig.1The calculation model

建立平面二维数值计算模型，使 用 ANSYS／LS－DYNA 11.0软件中的SPH单元进行数值模拟。计算模型如图1所示，上部为运动的复板，复板以给定运动速度和运动方向撞击下部的静止基板，金属板的几何尺寸为20mm×2.5mm 或40mm×2.5mm，使用质点个数为8～25万个。使用钢材为4340钢和A3钢，A3钢的部分Johnson－Cook材料公式参数不详，用纯铁的参数替代。Johnson－Cook材料参数［6］、Grüneisen 状 态 方 程 参数［7］见表1～2。

表1 Johnson－Cook材料模型参数Table 1The parameters of Johnson－Cook model

为了反映爆炸焊接的斜碰撞过程，复板运动形式按炸药滑移爆轰驱动方式设定。复板的碰撞速度vp值可用Taylor公式计算

式中：vd为炸药爆速；β为碰撞角。

由……