超高速钨合金长杆弹侵彻花岗岩靶的毁伤效应

为研究钨合金长杆弹超高速侵彻花岗岩靶的毁伤规律,文章选用长径比为10∶1的钨合金长杆弹,应用二级轻气炮平台开展弹体在1.6~3.85km/s弹速下的侵彻花岗岩靶的试验,并基于LS-DYNA软件对超高速侵彻过程进行数值模拟。结果表明:(1)不同弹速下花岗岩靶的成坑模式不同,在相对低速(1.6~1.8km/s)时,呈现两边高中间低的“漏斗形”,在相对高速(1.99km/s及以上)时,呈现中间高两边低的“蘑菇头形”,且弹速越高,蘑菇头越扁平;(2)侵彻深度与弹速呈现“上升—下降—上升”的三段式非正比例形态,在1.99km/s后出现侵彻逆减现象,直到2.32km/s后侵彻深度再次随弹速增加而增加;(3)不同弹速下的裂纹数量和最大裂纹长度随弹速的增加而增加,并不受侵彻机制转变的影响。研究结果可为动能弹打击地下工事花岗岩掩体提供参考,具有十分重要的工程价值。

基于改进混合密度网络的毁伤效应预测方法

提出一种基于改进混合密度神经网络的毁伤效应预测方法,解决了现有智能毁伤效应预测方法中仅能输出点预测结果,但难以量化毁伤效应预测结果的不确定性问题。采用鲁棒性更好的t分布作为混合分量,利用混合密度网络生成概率密度函数,以反映毁伤效应预测中的不确定性,并根据给定置信水平获得区间预测结果。仿真实验表明,获得的概率密度函数可以较为准确地拟合蒙特卡洛仿真模拟结果,与现有的毁伤效应预测方法相比,可以更好地指导作战筹划。

水下聚能金属射流载荷特性及毁伤效应研究

为研究水下接触爆炸产生的金属射流载荷及其对双层水间隔板的损伤特性。使用耦合欧拉-拉格朗日方法,通过改变圆锥型金属罩的锥角,研究锥角对聚能射流速度的影响。改变金属罩的形状,得到不同类型的聚能侵彻体,在水下模拟其对双层靶板的毁伤作用。不同的锥角影响聚能射流的作用强度,锥角为90°的金属盖能形成最佳射流形状和最大射流速度,穿透效果最好;而不同的聚能侵彻体对靶板造成的损伤各不相同,聚能射流有更强的穿透力,而爆炸成型弹丸造成更大的毁伤面积。通过改变金属罩的形状,可获得不同类型的穿透体,能够适应复杂多变的海洋和损伤要求。该研究可为水下武器的研制和潜艇的防爆、抗冲击和防护提供参考。

冲击波和破片联合作用下舱段毁伤效应分析

为了研究冲击波和破片联合作用下船舶舱段的毁伤效应,首先在ANSA中建立舱段的有限元模型,设定材料模型、模拟舷侧破口、建立战斗部模型和耦合模型;之后在AUTODYN中对比分析了爆炸冲击波单独作用以及冲击波、破片联合作用2种情形下,船舶舱段的舱内爆炸载荷特性、舱室结构等效塑性应变及位移等数值结果的差异。结果表明:考虑冲击波和破片的联合作用时,冲击波压力曲线的前期趋势与冲击波单独作用下大致相同,但由于冲击波从破口发生泄漏,舱室内压力会较早达到准静态压力状态。同时,爆炸当舱的更多区域出现了大破口,毁伤主要表现为角隅大塑性变形以及边缘大面积撕裂,甲板和舷侧的最大位移和等效塑性应变也较冲击波单独作用大得多。

浅水爆炸冲击波特性及其毁伤效应研究进展

为阐明浅水爆炸条件下冲击波界面效应,分别从自由水面、水底以及自由水面和水底两个界面双重作用条件下归纳了冲击波线性反射和非线性反射理论、实验等研究进展。总结了浅水区混凝土障碍、舰船毁伤方式,分析了由于界面作用以及装药、起爆方式等的差异而导致冲击波在近场的非均匀分布性,采用爆炸能量调控改变在特定方位能量输出,从而提升浅水爆炸毁伤效应的可行性。指出浅水爆炸理论发展仍未完善,浅水爆炸近场能量结构控制、混凝土目标动态响应和毁伤效应,界面反射冲击波与气泡相互作用是重点研究方向。附参考文献129篇。

基于孪生网络和区域注意力机制的球形爆炸破片毁伤效应识别研究

在信息化战争中,爆炸物破片毁伤效应评估对实现精准打击具有重要意义,然而在毁伤实验中毁伤区域的分布和几何信息主要由人工统计,获取效率低下、精度不可控。为此,提出基于孪生网络和区域注意力机制的轻量化图像分割模型,实现小样本下对小目标球形爆炸破片毁伤区域的高效、精准识别功能。通过引入孪生结构、区域注意力模块和多尺度卷积模块提高模型对爆炸破孔的感知能力;加入多约束条件的损失函数,并筛选最佳优化器,使模型优化时更加聚焦有效信息,加速模型收敛;提出连通域融合分水岭算法的毁伤区域量化检测方法,实现爆炸破孔重叠情况下的精确识别。实验结果表明,相比目前主流模型,所提方法实现了更高的效率和精度,对毁伤区域面积和直径预测结平均误差分别为4.78%和3.79%;研究工作为实现含破片爆炸物毁伤智能化评估提供了参考。

爆炸载荷作用下高强度混凝土毁伤效应的数值模拟及实验研究

高强度混凝土靶板在爆炸载荷作用下的毁伤效应极其复杂,针对爆炸载荷作用下高强度混凝土靶板的破坏问题设计了相应的实验,并采用自主构建的有虚拟流体欧拉-拉格朗日双向流固耦合算法(GEL)对实验结果进行了验证与分析,深入探讨了不同装药模式、装药量、混凝土靶板强度和炸高等对毁伤结果的影响规律,总结了外爆载荷与内爆载荷作用机理的差异,揭示了高强度混凝土在爆炸载荷作用下的毁伤机理,具有很高的理论研究意义和实际应用价值.结果表明,对于外爆工况,600 g装药3种强度下的爆坑深度比300 g装药下提升了11.85%,8.82%和7.71%,而爆坑直径分别提升了15.71%,8.51%和7.51%,说明随着混凝土强度的提升,爆坑深度和爆坑直径随装药量增大而提升的量逐渐减小,且对于各强度混凝土靶板,爆坑直径随装药量增大而提升的量要大于爆坑深度提升的量.当炸高分别为0,5和10 cm时,爆炸冲击波传播到混凝土靶板中心位置时的压力峰值分别为16.08,1.33和0.30 GPa,表明随着炸高的增大,混凝土靶板爆坑深度和直径都随之减小,越靠近混凝土靶板,爆坑深度和爆坑直径的降低量越小,冲击波随着传播距离的增加呈指数级衰减,这也是导致不同炸高条件下漏斗坑破坏存在差异的主要原因.对于内爆载荷,炸药起爆之后,巨大的爆炸冲击波能量无法及时排解到空气中,冲击波传播受到了严重阻碍,导致在混凝土内壁空气的压力和密度急速升高.以C120高强度混凝土靶板为例,60 g炸药作用下的混凝土靶板爆炸漏斗坑模拟深度和直径分别比30 g炸药下提升了13.38%和77.73%,说明提升装药量对靶板横向破坏影响较大.以30 g炸药内爆工况为例,C120高强度混凝土比C40普通混凝土的爆坑深度减少13.14%,C160高强度混凝土比C120高强度混凝土的爆坑深度减少2.20%,而爆坑直径的减少程度分别为54.43%和21.77%,说明高强度混凝土比普通混凝土具有更强的抗爆能力.与外爆条件的破坏模式略有不同,内爆作用下混凝土靶板的横向破坏模式比较明显.

典型破片侵彻船用燃油柜毁伤效应研究

为探究典型破片载荷作用下船用燃油柜毁伤效应,构建了破片侵彻燃油柜的数值仿真模型,分析了破片对燃油柜的侵彻物理过程,分析了破片在燃油中的空泡传递规律,通过线性回归方法得到了燃油柜前面板在不同角度下的最小穿透动能及极限穿透速度。探究了破片速度、入射角度以及燃油柜充液率对燃油柜毁伤效应的影响。结果表明,随着破片速度增加,燃油柜前后面板最大挠度增大,形成的空泡尺寸增大;随着破片入射角增大,燃油柜后面板挠度变小,燃油柜后面板最大挠度位置逐渐上移;燃油柜充液率以50%为分界线,在充液率50%以上时,燃油柜前后面板最大挠度变形区别不大,50%充液率在挠度变形以及破片速度变化有明显区别。

活性壳体温压战斗部对相控阵雷达天线的毁伤效应

研究活性壳体与温压炸药组合战斗部的威力,以及对相控阵雷达天线靶标的毁伤效应,以期提升对其的毁伤效果,并为相关战斗部设计提供支撑。设计活性壳体、20号钢壳体2种同尺寸结构温压战斗部,进行战斗部毁伤模拟相控阵雷达天线靶标试验,测试并分析火球温度、冲击波、靶标介质棒损坏比例等数据。试验结果表明:相同尺寸结构和装药量下,相对钢壳战斗部,活性壳体战斗部火球最高温度提高14.9%、500℃以上火球面积增加20%~50%,冲击波比冲量始终高于钢壳战斗部,对8 m处靶标的毁伤程度提升15.5%;温压战斗部可通过自然破片和冲击波毁伤靶标,冲击波能够造成介质棒大面积脱落,基于试验结果分析,对于54.8%以上阵面辐射单元毁伤,冲击波比冲量应达到142.5 Pa·s以上。

X波段接收机强电磁脉冲的毁伤效应

为解决低轨道侦察卫星的侦察行动使战场丧失隐蔽性的问题,采用电磁脉冲攻击卫星接收机的毁伤方法,利用电磁仿真软件CST、电路仿真软件ADS对电子目标进行建模,进行电磁脉冲辐照模拟试验。结果表明,高功率微波发射源以30 GW的发射功率、70 dB的发射增益,在距离目标400 km处,可造成接收机设备部分器件损毁;若以30 GW的发射功率、90 dB的发射增益、在距离目标400 km处,可造成接收机设备完全损毁。结果验证了电磁脉冲武器攻击低轨道微小卫星接收机方案的可行性。

沉箱码头在空中和水下爆炸作用下的累积毁伤效应研究

为了揭示沉箱码头在空中接触爆炸和水下近距离爆炸荷载作用下的累积毁伤效应,对沉箱码头模型开展多类型单次组合爆炸试验,并建立有限元模型对沉箱码头的毁伤过程进行数值模拟,分析了空中、水下单次组合爆炸作用下沉箱码头的毁伤发展和破坏机理。结果表明,在空中爆炸和水下爆炸下,沉箱码头呈现出不同的破坏模式,空中接触爆炸下沉箱码头仅上部面板局部破坏,面板爆心位置形成局部破口,而水下近距离爆炸下沉箱和面板均发生明显破坏,沉箱迎爆面中下区域混凝土保护层破碎,面板与管沟连接处形成横向通长裂缝。在空中和水下单次组合爆炸荷载下,沉箱码头上部结构的破坏现象和毁伤程度存在叠加效应,码头面板的二次毁伤在已毁伤形态的基础上发展形成,二次毁伤现象与单次爆炸下的毁伤现象具有一定相似性和累积效应。空中和水下单次组合爆炸作用下,码头面板和管沟连接区域由于应力集中为码头的薄弱部位,沉箱封仓板由于上下填砂的缓冲作用毁伤效应较轻微。

小口径活性侵爆弹对油箱的毁伤效应试验研究

利用30 mm口径火炮发射装有PTFE/Al活性材料芯体的弹丸,对炮目距离固定的无防护油箱和10、20、30 mm的不同厚度装甲板靶后防护油箱进行射击。结果表明,侵彻无钢靶防护的0.8 mm厚空油箱及满油油箱无法有效激活活性材料芯体;在油箱前加装装甲板后,弹体内活性材料被激活,并且随着装甲板厚度的增大,活性材料被激活的越充分,但是弹丸穿靶后轴向剩余速度也随之降低;防护装甲板厚度在20 mm左右时,活性材料对油箱的毁伤效应和引燃效果最佳。本研究分析了活性材料弹丸侵彻油箱毁伤增强效应,揭示了活性材料弹丸对油箱目标的毁伤机理,对活性材料研究和小口径活性侵爆弹结构设计有一定参考价值。

冲击波和破片对飞机油舱的耦合毁伤效应研究

针对杀爆战斗部导弹打击地面飞机目标时,不同强度爆炸冲击波和不同形状破片的耦合毁伤问题,建立不同形状破片和不同质量球体炸药打击飞机燃油舱的有限元模型,研究了单一毁伤元和多毁伤元耦合毁伤效应。结果表明:球体破片对飞机燃油舱的毁伤效果最好,长方体破片次之,正方体破片最差,但是长方体破片侵彻飞机燃油舱过程中温度最高、持续时间最长,对航空煤油的引燃概率最大;航空煤油内能和内部压力的升高主要是由破片的侵彻作用引起,冲击波对其具有增强作用,耦合作用下航空煤油的压力和内能增量大于两者单独作用之和;冲击波和破片耦合作用下不能提高破片对航空煤油的引燃能力。

复合式反应破片对柴油油箱的毁伤效应试验研究

设计并制备了两种不同配方的新型复合式反应破片,并进行了该反应破片对装有柴油油箱的毁伤试验。复合式反应破片由壳体、裸反应破片、顶盖组成。裸反应破片采用铝粉和聚四氟乙烯、钛粉和聚四氟乙烯两种材料配方真空高温烧结制成。试验利用12.7 mm弹道枪发射复合式反应破片,并用高速摄影仪记录破片对油箱的毁伤过程。两种配方的复合式反应破片均能穿透6 mm厚油箱壁,并具有明显的引燃效果。试验结果表明,与惰性破片相比,复合式反应破片兼有侵彻能力和引燃纵火能力。

爆炸地震波评价地面毁伤效应的实验研究

通过实验探索爆炸地震波评价爆源对地面冲击波毁伤效应的可能性 ,结果表明 ,在相同的地层状态条件下和一定的距离范围内 ,用爆炸地震波评价爆源对地面的毁伤效应是可行的。这在很大程度上弥补了利用空气冲击波压力测试和模拟目标毁伤评价燃料空气炸药 (FAE)爆源爆炸空气冲击波威力的不足。

水中爆炸作用机理及毁伤效应研究综述

为深入揭示水中爆炸的作用机理及毁伤效应特性,从不同炸药水中爆炸机理、水中爆炸冲击波传播、水中爆炸气泡脉动、水中爆炸结构破坏效应与动态响应、水中爆炸测试试验技术、水中爆炸数值模拟与毁伤评估等6个方面,综述了国内外对水中爆炸作用机理及毁伤效应的研究进展。提出急需解决的关键技术问题为:非理想炸药水中爆炸能量释放与传播、冲击波/气泡耦合作用对结构的毁伤、水中爆炸结构毁伤评估方法、水中爆炸多尺度模拟技术等。附参考文献86篇。

超高速碰撞材料毁伤效应研究进展

超高速动能武器的快速发展,使武器弹药的打击效能大幅提高,超高速碰撞毁伤效应研究已成为武器弹药研制和目标防护的研究重点。对国内外混凝土、岩石、金属和复合材料的超高速碰撞毁伤效应研究现状进行概述,分析了超高速动能武器的发展趋势,对超高速碰撞毁伤效应研究中存在的问题进行总结,在此基础上,探讨了超高速碰撞毁伤效应未来的研究重点。

冲击爆炸作用对核电站安全壳毁伤效应研究的进展

核电站破坏后放射性燃料泄露带来的灾难性后果,使得核电站特别是核反应堆成为军事打击和恐怖袭击的重要目标之一。本文分析总结了核反应堆安全壳因弹体和飞机的冲(撞)击爆炸导致受损所涉及的关键科学问题的国内外研究进展,指出核安全壳体防护效能的研究重点主要在于:弹体"侵彻(贯穿)+爆炸"作用对双层钢筋混凝土和内衬钢板复合核安全壳结构的毁伤效应;综合考虑安全壳体结构、混凝土材料模型、飞机质量与刚度分布、撞击速度和位置、加载面积等因素影响的大型商用飞机撞击核安全壳全过程的精细化数值模拟;冲击爆炸与火荷载多灾场耦合作用下钢筋混凝土核安全壳的损伤破坏机理。

高能固体火箭发动机爆炸冲击波毁伤效应研究

采用解析计算法,计算了NEPE高能复合固体推进剂的爆速和爆压。通过对冲击波超压进行计算,确定了超压与距离的关系,并与试验结果进行了对比。通过研究冲击波在空气中的衰减情况,确定出推进剂爆炸后的安全范围。研究结果表明,在无掩蔽的情况下,高能固体火箭发动机爆炸冲击波超压对人员有杀伤作用的距离为82 m,爆炸后人员的安全距离为120 m。

双极晶体管负载瞬态辐照毁伤效应

利用有源传输线模型与漂移-扩散模型的耦合计算模型,对在瞬态X射线辐照下电缆末端典型N+-p-n-N+结构的双极晶体管负载的毁伤效应与规律进行研究,通过分析双极晶体管内部晶格温度分布,判定是否处于毁伤状态,总结双极晶体管烧毁时间和烧毁所需能量与脉冲X射线脉冲宽度和注量之间的关系。结果表明:随着脉冲X射线脉宽增加,双极晶体管烧毁能量变化较小,烧毁时间逐渐增加;随着注量增加,烧毁时间逐渐降低,在5.86J/cm2以下时,烧毁所需能量基本相同,之后呈指数逐渐增加,并通过曲线拟合得到损伤规律的经验公式。