帶殼切割索應用研究

山西中北大學機械與動力工程學院　徐斌

帶殼切割索應用研究

山西中北大學機械與動力工程學院徐斌

切割索廣泛應用于鋼板等的快速切割任務中，分為有殼體、無殼體兩種。理論分析認為帶殼體情況類似于雙側平板裝藥，可減小稀疏波侵入，提高金屬板微元的運動速度。通過AUTODYN-2D計算機仿真方法對無殼體、有殼體切割索進行了對比仿真，驗證理論模型的正確性，對切割索的研制具有指導意義。

切割索；殼體；射流刀

引言

線型聚能切割器（LSC）可以應用于各種鋼制結構的快速破拆［1、2］，切割斷面整齊，具有效率高、經(jīng)濟效益好等優(yōu)勢。在應用領域切割索一般分為有殼體和無殼體兩種（圖1），本文應用數(shù)值仿真算法分析爆轟波陣面的傳播形式以及對藥型罩的作用方式，確定有殼體切割索結構具備更好的射流形態(tài)和更好的侵徹能力。

圖1　無殼和有殼結構切割索截面圖

1數(shù)學模型與仿真模型

1.1數(shù)學模型

在考慮單側平板裝藥的情況下，平板金屬初速度公式如（1）所示，與兩板對稱情況下的金屬板初速度公式（2）比較［3］，后者具有更大的初速度。

1.2仿真模型

采用AUTODYN-2D作為建模軟件［4］，應用Euler方法建立空氣裝藥和LSC模型，多次調(diào)整網(wǎng)格尺寸，以0.7比例縮減網(wǎng)格尺寸，直到網(wǎng)格尺寸變化對射流速度偏差低于10%為止，最后選定0.05mm尺寸網(wǎng)格。空氣采用Gruneisen狀態(tài)方程（3），裝藥采用JWL狀態(tài)方程（4），裝藥結構采用Steinberg本構方程（5）和Gruneisen狀態(tài)方程。仿真計算對空氣邊界設置所有物質流出邊界flow-out，模擬無限空氣域，建立有限差分網(wǎng)格如圖2所示。……