[发明专利]基于反应演化模型的带泄压结构弹药的反应烈度评估方法

权利要求书

1.基于反应演化模型的带泄压结构弹药的反应烈度评估方法，其特征在于，

所述带泄压结构弹药由壳体和位于壳体内部的装药体系组成，所述壳体为规则形状的惰性壳体，所述壳体表面设有泄压孔，泄压孔面积为A；装药体系与壳体间预留有空气隙，空气隙与泄压孔之间形成泄压通道；

装药体系的总体积V包括炸药基体体积V_e、裂纹体积V_c和空气隙体积V_a，即：V＝V_e+V_c+V_a；裂纹处理为类裂缝空间，即：V_c＝Sδ；式中，S为裂纹网络总表面积；δ为裂纹宽度；

在所述装药体系的中心位置发生点火后，产生裂纹，燃烧在裂纹中扩展的同时驱动裂纹进一步增长，其中按照时间推进构建如下燃烧网络反应演化过程：

Step1、初始时刻t＝0，弹药壳体内压力P的初始值为P₀＝0，装药体系内部有裂纹缺陷但裂纹宽度δ的初始值为δ₀＝0；装药体系的总体积V的初始值为V₀＝V_e0+V_a0，其中V_e0为装药基体体积V_e的初始值；V_a0为空气隙的体积V_a的初始值；

Step2、点火燃烧起始时刻t_IG，壳体内压力P达到P_IG，装药基体中出现随机分布的裂纹，此时裂纹宽度δ为δ_IG，燃烧起始时刻激活的燃烧面积S_IG；

随后的燃烧反应演化过程中，空隙体积保持不变，即V_a＝V_a0；建立如下体积相容关系公式：

其中，为所述装药体系的体应变，记为ε_v，P＝I×ε_v，I为壳体广义等效刚度；为所述装药基体的体应变，记为ε_ve，P＝-B×ε_ve；B为装药基体的体积模量；

泄压孔打开压力为P_cr，即当壳体内压力超过P_cr时，泄压孔打开；P_IG≤P≤P_cr时，壳体的广义等效刚度I取I₀；P≥P_cr时，壳体的广义等效刚度I取κ×I₀，其中κ为弱化因子，依据壳体形状与泄压孔面积确定；

弹药的广义刚度记为M，满足

则有：

Step3、点火后，装药被引燃，装药燃烧生成气体产物，催进裂纹分叉扩展，形成燃烧裂纹网络，构建燃烧反应演化过程中，壳体内压力模型为：

其中；Z^*为第一中间指代量，用于指代R_p×T_p×M，R_p为气体普适常数，T_p为装药燃烧的气体产物的温度；Y^*为第二中间指代量，用于指代γ和M_g分别为理想气体的绝热指数和摩尔质量，C₀为泄压孔的孔流系数；t为时间；ξ为积分变量，α为装药燃烧速率对应的Vielle定律中的系数；β为装药燃烧速率对应的Vielle定律中的指数；

裂纹网络总表面积S为壳体内压力P的函数，表示如下：

其中S_max为燃烧裂纹饱和表面积，P_ref为参考压力，取值为0.1MPa；为装药的压力相关系数；

Step4、当壳体内压力P达到P_b，壳体破碎，壳体破碎时刻为t_b，构建装药的反应度模型为

其中表示单位燃烧表面积产生的产物质量流，满足Vielle定律ρ_e0为装药密度；

根据构建的所述壳体内压力模型和所述装药基体的反应度模型，估算弹药装药反应烈度K_vio；

其中，Q_f为装药基体燃烧热，为装药基体的反应速率最大值，E_det为装药爆热，为装药基体爆轰能量释放率。