山西中北大学机械与动力工程学院　徐斌

带壳切割索应用研究

山西中北大学机械与动力工程学院徐斌

切割索广泛应用于钢板等的快速切割任务中，分为有壳体、无壳体两种。理论分析认为带壳体情况类似于双侧平板装药，可减小稀疏波侵入，提高金属板微元的运动速度。通过AUTODYN-2D计算机仿真方法对无壳体、有壳体切割索进行了对比仿真，验证理论模型的正确性，对切割索的研制具有指导意义。

切割索；壳体；射流刀

引言

线型聚能切割器（LSC）可以应用于各种钢制结构的快速破拆［1、2］，切割断面整齐，具有效率高、经济效益好等优势。在应用领域切割索一般分为有壳体和无壳体两种（图1），本文应用数值仿真算法分析爆轰波阵面的传播形式以及对药型罩的作用方式，确定有壳体切割索结构具备更好的射流形态和更好的侵彻能力。

图1　无壳和有壳结构切割索截面图

1数学模型与仿真模型

1.1数学模型

在考虑单侧平板装药的情况下，平板金属初速度公式如（1）所示，与两板对称情况下的金属板初速度公式（2）比较［3］，后者具有更大的初速度。

1.2仿真模型

采用AUTODYN-2D作为建模软件［4］，应用Euler方法建立空气装药和LSC模型，多次调整网格尺寸，以0.7比例缩减网格尺寸，直到网格尺寸变化对射流速度偏差低于10%为止，最后选定0.05mm尺寸网格。空气采用Gruneisen状态方程（3），装药采用JWL状态方程（4），装药结构采用Steinberg本构方程（5）和Gruneisen状态方程。仿真计算对空气边界设置所有物质流出边界flow-out，模拟无限空气域，建立有限差分网格如图2所示。……