[发明专利]一种爆热弹爆炸容腔半径的计算方法

摘要

本发明公开了一种爆热弹爆炸容腔半径的计算方法，所设计的爆热弹在工作时，弹体最大应力都小于屈服强度，确保弹体处于弹性变形范围内，不发生屈服变形。即使因工作超压，弹体也能因屈服硬化不至于发生破片。合理的安全系数能够确保弹体处于安全工作状态。爆热弹外形规则，厚度均匀，传热速度较快。设计的爆热弹在量热系统中比热容最小，测量精度高。

主权项

1.一种爆热弹爆炸容腔半径的计算方法，其特征在于：该方法通过如下步骤进行：步骤一：首先建立系统的比热容模型，假设爆热弹的内腔半径r，内腔高度h，弹底厚度h₁，弹盖厚度h₂，壁厚δ，水套厚度t，并通过上述数据建立系统的比热容C；C＝C_水m_水+C_钢m_钢                                             (1)m_水＝ρ_水V_水＝ρ_水π[(r+δ+t)²(h+h₁+h₂+2t)‑(r+δ)²(h+h₁+h₂)]         (2)m_钢＝ρ_钢V_钢＝ρ_钢π[(r+δ)²(h+h₁+h₂)‑r²h]                       (3)步骤二：假设内腔高度h为内腔半径r的2.4倍；步骤三：根据爆炸当量选择合适的螺距P，爆炸当量小于100gTNT当量时选择6或8，爆炸当量大于或等于100gTNT当量时选择8或12；选定螺距后可确定弹盖厚度h₂；弹盖厚度h₂为八倍螺距P加50mm；步骤四：通过使用设计爆炸容器的动力系数法确定壁厚δ和内腔半径r关系；先确定爆热弹的制造材料，小当量选择低合金高强度钢，大当量选择超高强度钢；依据选择所用材料常温状态下的屈服强度除以安全系数作为材料许用应力，确保弹体工作在弹性变形范围,安全系数选3～5；其次根据K‑G(Kinney and Graham)公式计算出爆炸容腔内反射超压ΔPm，根据反射超压ΔPm计算瞬间载荷Pr，再采用动力系数法计算等效静压Pe；最后按压力容器设计准则，依据等效静压Pe和材料许用应力计算出弹体壁厚δ与r的关系；步骤五:假设弹底壁厚h₁为1.5倍壁厚δ；步骤六:根据所设计的爆热测试仪假设水套厚度t，t为20～25mm；通过以上假设，其中公式(1)、(2)、(3)中只有内腔半径r未知，因此系统比热容C只与内腔半径r相关，计算出系统比热容C最小时的内腔半径r；步骤七：对计算出的内腔半径r进行圆整和验证，所述验证主要包括验证所取的螺距是否满足强度要求，验证弹体最大应力是否小于材料许用应力且验证计算等效静压Pe应不大于100MPa。