某串联战斗部级间隔爆体结构的优化设计

为实现串联战斗部级间隔爆体结构减重,利用有限元分析软件LS-DYNA建立了某型前级战斗部与隔爆体的数值仿真模型,采用正交试验的方法,研究级间锥形隔爆体前锥角,倒角与前后锥角差值对隔爆体质量的影响规律。结果表明:隔爆体的前锥角对隔爆体质量影响显著,前后锥角差次之,倒角影响较弱。利用正交优化方法,设计三因素四水平的正交优化方案,结果表明当,r=9.9 mm,时,隔爆体的质量最低为485.40 g。研究成果可为串联战斗部隔爆体的结构设计和优化提供指导。

串联战斗部隔爆体材料选型的数值仿真

串联战斗部采用前后两级战斗部先后爆炸的方式击穿爆炸反应装甲和坦克主装甲。为防止前级战斗部爆炸时破坏后级战斗部,需要设置可靠级间隔爆体。隔爆体的隔爆性能受到与前级距离、材料、结构等方面的综合影响。主要研究了不同材料隔爆体的隔爆性能,利用有限元分析软件LS-DYNA建立了前级战斗部与隔爆体的数值仿真模型,得到了级间隔爆材料对隔爆性能的影响规律。结果表明:针对单一材料隔爆体,采用聚氨酯等软质材料无法满足强度要求;采用硬质高强度材料,其波阻抗越高,隔爆体所需厚度越低;针对组合材料隔爆体,采用逆序波阻抗的组合材料可以大幅度降低隔爆体质量,其中以碳纤维复合材料+有机玻璃组合降低质量的能力最为显著。研究结论可为串联战斗部隔爆体的材料选型设计提供指导。

裸态平底榴弹底向下垂直跌落时弹丸和引信的冲击特性

针对引信后坐保险机构设计涉及的裸态平底榴弹底向下垂直跌落冲击特性问题,提出裸态平底榴弹底向下垂直跌落时弹丸和引信的冲击特性公式。根据弹塑性力学理论,在简化假设基础上,推导出普通平底弹丸垂直跌落碰撞地面目标过程的冲击加速度峰值和作用时间理论计算公式;利用有限元分析ANSYS/LS-DYNA软件,以152 mm口径平底榴弹为例,通过等比例缩放仿真了不同口径弹丸底向下垂直跌落碰撞地面目标的过程,对冲击加速度峰值和作用时间的仿真结果进行常系数修正,得到裸态平底榴弹底向下垂直跌落时弹丸和引信的冲击特性公式。结果表明:弹丸直径越大,跌落时产生的冲击峰值越小,冲击作用时间越长;跌落高度仅改变冲击加速度峰值大小;碰撞恢复系数仅改变冲击作用时间的长短;在完全弹性碰撞的情况下,弹丸以同一高度跌落至任意目标,冲击加速度峰值与冲击作用时间乘积是恒定不变的。

FOX-7炸药快烤升温速率阈值研究

为了探究美军标2105-D中对炸药快烤升温速率制定的机理,对装有压装炸药FOX-7的引信进行了两发引信快烤平行试验,研究了FOX-7炸药的快烤响应特性。在此基础上,用数值模拟方法对全引信进行207℃/min和1100℃/min两种升温速率的模拟,并对引信等效模型缩放为原尺寸的0.5、0.75、1、2、3和4倍进行数值模拟,得到不同尺寸下的FOX-7炸药发生快烤的升温速率阈值分别为101℃/min、66℃/min、28℃/min、16℃/min、11℃/min和10℃/min。试验和仿真结果表明:装有FOX-7炸药的引信在207℃/min升温速率快烤情况下,点火位置在传爆药下表面,点火时间59.95 s,点火温度226.33℃;快烤升温阈值随尺寸的增大而减小;美军标2105-D中对炸药快烤升温速率的要求是保证小尺寸含能部件快烤。