复合圆柱壳冲击压缩数值模拟及稳定性研究*
2021-12-03谢富佩周中玉谷卓伟
爆炸与冲击 2021年11期
谢富佩,徐 绯,曾 卓,周中玉,谷卓伟
(1. 西北工业大学航空学院计算力学与工程应用研究所,陕西 西安 710072;2. 中国航空发动机集团有限公司湖南动力机械研究所,湖南 株洲 412002;3. 中国工程物理研究院流体物理研究所,四川 绵阳 621999)
复合圆柱壳体结构具有高比刚度、高比吸能以及轻质等优点,在航空、航海、汽车工业及军事等领域有广泛应用。在强磁场物理、材料合成等领域,使用了一种利用炸药爆轰驱动复合圆柱壳内部预置磁场以得到高能磁场的装置,通常将此装置称为柱面内爆磁通量压缩发生器(explosive magnetic flux compression generator),简称MC-1 装置[1]。与常见的纤维编织复合圆柱壳不同,由于考虑到复合圆柱壳通电后产生并压缩磁场的要求,此类复合结构中铜线纤维是连续平行排列的;在炸药爆轰产生的冲击载荷作用下,MC-1 装置中复合圆柱壳容易发生界面失稳和扰动增长而导致结构失稳[2];另外,结构也可能在冲击压缩过程中发生较大的塑性变形而失效,而复合圆柱壳的结构响应及稳定性是影响MC-1 装置性能的重要因素。目前MC-1 装置在高能量密度物理实验技术研究领域应用较为广泛[3],因此对复合圆柱壳体结构在冲击压缩下的结构响应模拟及稳定性研究有十分重要的意义。
目前国内外对于MC-1 装置中的复合圆柱壳在冲击压缩下的数值模拟研究较少。俄罗斯实验物理科学研究所于2015 年公布了几种MC-1 装置的设计参数,但未公开其参数设计细节;陆禹等[4]使用了引入解析形式状态方程组的一维内爆磁流体力学编码MC11D,对MC-1 装置工作过程进行了一维条件下的数值模拟;……
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