免费论文查重: 大雅 万方 维普 turnitin paperpass

试析粉末药型罩在射孔弹上应用

最后更新时间:2024-03-01 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:5976 浏览:20963
论文导读:冲击阻抗匹配等特点所决定,在添加一些铋和紫铜以及其它材料成分,能改善其射流的稳定性和穿孔性能。四、结论本文运用LS-Dyna软件对粉末药型罩的射流成型和穿靶过程进行了数值模拟研究,与常规紫铜药型罩相比,穿深具有较大幅度的提高,且粉末药型罩不会发生杵堵现象。同时对铜钛铋三种不同粉末材料在不同配比下的药型罩
摘 要:药型罩作为射孔弹最重要的组成部分之一,其材料性能直接影响着聚能效应的发挥,物理化学性能直接决定了石油射孔弹的穿深性能,因此药型罩材料的性能是影响其能力的关键。本文采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件,对射孔弹进行了数值模拟研究,对金属粉末钨粉药型罩和紫铜药型罩射流成型和穿靶过程进行了分析。
关键词:粉末材料 药型罩 石油射孔弹
一、引言
石油射孔弹是油气田开发过程中使用的一种用于沟通油井套管和油气层的爆炸物。其作用是在油井套管、水泥环和油气层之间产生一条油气流动的通道,使油气沿此通道进入油井套管中。随着石油天然气开采技术的深入发展,油气层类型更复粉末药型罩在射孔弹上的应用相关论文由www.7ctime.com收集,如需论文.杂,为了提高油气井的产能,必须提高射孔弹的性能。

二、计算模型及材料模型

1.计算模型

石油射孔弹的爆炸作用过程是一种多物质相互作用的大变形运动,它包括装药爆炸、药型罩压垮、射流形成及拉伸等过程,用Lagrange策略难以准确模拟。因此,本文采用多物质ALE策略和运动网格法来进行模拟。而对于ALE策略而言,除了聚能装置外,还需建立足以覆盖整个射流范围的空气网格。有限元网格模型采用1/4结构,并在模型的边界节点上施加压力流出边界条件,避开压力在边界上的反射。
计算模型采用某型射孔弹,壳体外径44mm,内径36mm,采用50°-47°锥角变壁厚药型罩。

2. 材料模型

装药压装,其中HMX含量为97%,其主要参数分别为:ρ=1.8g/cm3,D=7.94km/s,PCJ=31GPa,数值模拟中,采用JWL状态方程来精确描述在爆炸驱动过程中爆轰产物的压力、体积和能量特性:

三、计算结果分析

图1给出了用LS-DYNA程序计算的粉末药型罩材料射流形成及其穿靶动态过程。对紫铜和粉末药型罩射孔弹进行数值模拟后(图2)分析得知,粉末材料的药型罩的穿孔深度相比紫铜药型罩大大提高,模拟结果可以看出(图3):该粉末药型罩在壁上产生的孔径较小,在套管上产生的射孔直径较大,这种效果更适合油田的实际开采要求。在有身射孔器射孔之后,射孔一般要从井中取出,在套管上产生的射孔孔眼则是产油的主要入口,因此,大孔径射孔弹设计的主要目的就是在一定的穿深条件下,尽可能在套管上产生足够大的孔眼。在一定的装药量前提下,产生的总能量基本相当,所以适当减小在射孔壁上产生的孔径,把能量用于增大套管上的射孔孔眼的设计,对大孔径射孔弹而言是比较合理的。
由上面分析结果可知,铜、钛和铋粉末材料可以作为药型罩材料,它在破甲穿孔方面比传统的铜药型罩具有更优的扩孔能力,孔深和孔径均比常规药型罩产生的射流效果明显,而且能够实现无杵体的特殊要求,粉末材料的这一特殊性能使其在石油射孔弹上的应用成为可能。
对三种粉末材料进行了分析之后发现,钛的成分对其药型罩穿孔影响最大,而压装密度和均匀性对射流的稳定性影响较为明显,因此为了研究材料对穿深的影响,根据钛的成分(质量百分数分别为60%、50%和40%)的不同设计了三种粉末材料配方,对不同配比的药型罩进行了数值分析计算,结果见图4。不同材料配比药型罩形成的射流对穿深的影响较为明显,最大穿深达183mm(配比1),配方3则穿深较小,仅152mm。这是由于钛合金本身优质的耐热性高、韧性好以及与的冲击阻抗匹配等特点所决定,在添加一些铋和紫铜以及其它材料成分,能改善其射流的稳定性和穿孔性能。
四、结论
本文运用LS-Dyna软件对粉末药型罩的射流成型和穿靶过程进行了数值模拟研究,与常规紫铜药型罩相比,穿深具有较大幅度的提高,且粉末药型罩不会发生杵堵现象。同时对铜钛铋三种不同粉末材料在不同配比下的药型罩进行了数值模拟计算,计算结果显示,不同配比对穿深的影响较为明显,穿深相差较大(约31mm左右)。研究结果对射孔型罩设计提供一定的参考,为其材料的选择和优化提供设计依据。
参考文献:
[1] 王海东,孙新波.国内外射孔技术发展综述[J].爆破器材,2006,35(3):33-36
[2] 石前.大孔径射孔弹设计及其侵彻性能研究[D].北京:北京理工大学,2004
[3] 韩欢庆,姜伟,张鹏等.金属粉末在药型罩中的应用.粉末冶金工业,2004,14(3):1-4
[4] 石健.无杵堵射孔弹的研制[J].爆破器材,1998,27(1):30-32
[5] 何彦丽,胡绪军,陈论涛.利用数值仿真技术优化大孔径射孔型罩配方[J].测井技术,2005,29(So):9-12 全文地址:www.7ctime.com/ywgllw/lw35824.html上一论文:浅析抗菌药在妇产科的应用目前状况及进展