导弹发射车抗毁伤能力分析与评估技术研究综述

现代战争日趋透明给导弹发射车战场生存带来了严峻挑战。围绕发射车的抗毁伤能力分析和评估技术,分析了发射车面临的毁伤威胁和毁伤作用机理,从抗毁伤能力评估应用的角度阐述了冲击波、动能、热和电磁四种毁伤类型的研究现状,提出了不同毁伤类型在抗毁伤能力分析和评估中的应用方向;基于易损性分析空间理论,总结了装备易损性分析的发展历程,认为从物理空间到性能空间的逻辑传递关系是现阶段发射车易损性分析的核心所在,并从物理判据、性能判据和分级标准介绍了易损性判据的研究动态,提出了发射车易损性判据的关键;明确阐述了发射车抗毁伤能力的研究概念和分析方法面临的主要问题,研究结论可以为导弹发射车抗毁伤能力分析和评估相关研究提供参考。

液氘多次冲击特性的CEIMC模拟

采用考虑核运动的电子-粒子蒙特卡罗模拟法,选择合适的Al基板及蓝宝石窗口材料标准模型,计算研究了液氘的多次冲击特性。获得的液氘单次冲击Hugoniot曲线基本通过了所有动高压加载实验的误差棒,当压力为50.3 GPa时,具有最大压缩率4.48,在压力大于100 GPa的高压区内未发现压缩率有突然变大的现象。预估的二次加载及回射比与Z装置的三位一体测量结果吻合,回射比曲线在不同速度段与不同模型方法一致。当单次冲击压力为38 GPa时,回射比达最大值3.34。给出了液氘多次冲击p-u曲线和状态分布等规律,研究结果表明,经6次冲击压缩后,液氘压力达到终态压力的96%以上。

Taylor撞击塑性变形的尺寸效应研究

Taylor撞击是结构冲击问题的一种典型情况,能够将应变率对尺寸效应的影响进行解耦。建立了考虑尺寸效应的Taylor杆变形理论解析模型,开展了系统的不同缩比尺寸下的Taylor撞击实验,结合直接测量、三维扫描和扫描电子显微镜微观分析,对Taylor撞击过程中的尺寸效应进行了量化表征。结果表明:在宏观和微观上Taylor撞击塑性变形均存在尺寸效应,200 m/s撞击速度下,1/2缩比、3/10缩比尺寸的Taylor杆无量纲长度变化量与原型实验的偏差分别为-3.75%、-7.25%,获得的Taylor杆变形公式能够很好地描述Taylor撞击实验的尺寸效应。应变率效应是导致Taylor撞击塑性变形尺寸效应的主要原因,在相同实验条件下,Taylor杆尺寸越小,应变率越高,无量纲塑性变形越小。

球形含能结构材料弹体超高速撞击多层薄钢靶的毁伤特性

为研究含能结构材料对多层薄钢靶的超高速毁伤特性,利用二级轻气炮开展了PTFE/Al基和Al基全金属两种含能结构材料超高速撞击多层钢靶的典型毁伤模式研究,得到了材料类型和侵彻速度对毁伤效应的影响。研究结果表明,相比于惰性金属材料,两种含能结构材料对多层薄钢靶均具有明显的靶后横向毁伤增强效应,能够对第二层靶板产生大破孔的毁伤效果,破孔孔径可达弹径的4倍以上。基于AUTODYN数值仿真软件开展了含能结构材料参数有效性验证和含能弹体不同侵彻速度下毁伤效果的数值仿真,结果显示J-C强度模型联合Lee-Tarver三项式点火反应模型和J-C强度模型联合Shock状态方程分别能够较好地描述PTFE/Al基和Al基全金属含能结构材料对多层薄钢靶的破孔毁伤特性。此外,材料释能机制的差异使得提高侵彻速度对提升PTFE/Al基含能结构材料的毁伤效果的作用有限,但能够明显提升Al基全金属含能结构材料对多层钢靶板的毁伤效果。

多次内爆炸荷载下剪力墙累积毁伤破坏试验

随着导弹武器制导精度和侵彻能力的提高,多次内部爆炸毁伤逐渐成为打击建筑物的重要形式。剪力墙作为建筑物中重要的结构构件,内爆炸下的毁伤机制和破坏模式有待深入研究。为较好地再现剪力墙的约束条件和荷载环境,利用一个1/3缩尺钢筋混凝土剪力墙结构,对剪力墙开展不同TNT当量的多次内爆炸试验。通过分析构件的裂缝分布、损伤情况和跨中位移等,探讨内爆炸威力、加载次数等对剪力墙构件的破坏模式、毁伤等级的影响。试验结果表明:内爆炸荷载较弱时,多次作用将使剪力墙的破坏模式由弯曲破坏向弯剪破坏、且以弯为主转变;当内爆炸荷载较强时,剪力墙的破坏模式由弯剪破坏且以剪为主向完全剪切破坏转变;多次内爆炸作用后,当剪力墙存在初始轻度毁伤时,其抵抗变形能力强于不存在初始损伤的剪力墙,当剪力墙存在初始中度及其以上毁伤时,其抵抗变形能力弱于不存在初始损伤的构件;开展剪力墙构件的累积毁伤评估时,应考虑多次毁伤间的相互关联性。

钨合金弹体超高速撞击混凝土靶成坑特性研究

为探究钨合金弹体超高速撞击混凝土靶的成坑直径和成坑体积随动能变化的规律,采用二级轻气炮开展了钨合金弹体以1.97～3.66km/s的速度撞击混凝土靶实验,利用CT图像诊断方法得到了实验后的成坑特性实验数据,并基于点源假设进行了超高速撞击条件下成坑特性的量纲归—化分析。结果表明:超高速撞击条件下靶板成坑为"弹坑+弹洞"型;成坑直径和成坑体积随动能增加而单调递增,通过量纲分析得到成坑直径3次方和成坑体积都与弹体动能近似成正比,拟合指数μ接近动能主导的指数2/3,说明成坑过程主要受动能影响.

用于三级轻气炮弹速测量的改进型激光测速系统

激光测速技术几乎可以满足各类轻气炮实验中的弹速测量要求,具有响应速度快、对弹丸种类和形状无限制等优点。三级轻气炮中弹丸加载速率较高,高温弹前激波的发光干扰给弹丸激光测速带来很大的困难。对弹前激波的发光强度进行了理论分析和估算,并综合采用增加弹道消波装置、改善激光光路、优化测量电路等技术手段,改进了传统激光测速系统,增强了测速系统的抗干扰能力,提高了信噪比,实现了三级轻气炮中非金属弹丸高达8.11 km/s弹速的精确测量。

钨合金弹体对混凝土靶的超高速侵彻机理

为研究钨合金弹体超高速侵彻混凝土靶的相关机理,构建了适用于超高速撞击的金属强度模型、失效模型和混凝土的本构模型,对93钨合金弹体超高速撞击混凝土靶问题进行了数值模拟。开展了钨合金弹体超高速撞击混凝土靶实验,分析了靶板成坑特性,研究了侵彻总深度和残余弹体长度随撞击速度的变化规律,理论分析了长杆钨弹超高速撞击混凝土的侵彻模型和混凝土靶内的应力波传播。得到以下主要结论:(1)利用金属及混凝土的新本构模型获得的超高速撞击混凝土靶的破坏形貌数值模拟结果与实验结果一致;(2)超高速撞击条件下混凝土靶成坑为“弹坑+弹洞”形,成坑体积与弹体动能近似成正比;(3)超高速撞击条件下,侵彻深度随弹速提高呈现先增大后减小的现象,高速段侵深降低是弹体经历销蚀侵彻后“刚体侵彻阶段”减少造成的;(4)建立的钨合金超高速撞击混凝土侵彻分析模型,可用来预估侵彻深度、残余弹长、蘑菇头直径等参数;(5)采用建立的超高速撞击混凝土靶内应力波传播理论模型得到的计算结果与实验结果吻合较好。

一种分段式结构的变桨距垂直轴风力发电机研究

针对国内风电频率不稳定的问题,提出了一种分段式结构的变桨距垂直轴风力发电机方案.简要介绍了该变桨距垂直轴风力发电机的特点,并采用叶素理论和数值仿真方法对其气动性能进行了研究,结果表明此结构的变桨距垂直轴风力发电机在变桨距性能及叶片的强度和刚度方面更加优越,相信将对我国风力发电的发展起到一定的推动作用.

高温高压液氢离解效应研究

在ab-initio理论基础上,利用前期获得的与实验吻合较好的CEIMC法模拟结果,采取配位数分析法详细研究了高温高压液氢的离解过程,确定了不同状态下液氢的离解度数值,系统讨论了分子离解对液氘冲击特性的影响.当冲击压力低于20 GPa时,液氘分子主要为双原子分子态;冲击压力大于53 GPa时,主要为单原子分子态;压力处于两者之间时为D2与D的共存态.在T-p面及T-P面内划分出了液氢分子开始离解及完全离解的临界线,认为高温高压液氢金属化应至少有50%氢分子离解.

超高速碰撞产生等离子体的实验

利用二级轻气炮实验平台开展了2A12铝材料的超高速碰撞实验,并设计了高速摄影系统和Langmuir探针诊断系统,对实验中超高速碰撞产生的等离子体进行了诊断,获取了等离子体产生过程的高速摄影图片以及等离子体电子温度变化曲线。结果表明,超高速碰撞中所产生等离子体的主要喷射方向与弹道方向呈对称关系,等离子体的电子温度峰值约为0.7e V、生存时间约为1.2ms。

一种周期库仑作用势优化法的改进

利用简单多项式基组拟合变化平缓的长程作用部分,并增加多个限定条件以提高优化势与库仑势的局部重合度,对Natoli优化法进行改进.在不增加计算复杂度的前提下,得到平均偏差明显降低的优化势;建议优化时划分r空间与k空间的准则取k c r c≥15.在稠密液氢分子模拟中,优化法获得的能量及压力均小于Natoli法与Ewald法的结果.

长杆弹侵彻半无限混凝土靶的理论研究

基于A-T模型和动态空穴膨胀模型,建立了不同侵彻模式下计算各种参数的理论公式,对不同速度的长杆弹侵彻半无限混凝土靶进行了系统的理论研究。根据弹体动态强度Y_p和靶板静阻力a_0的相对大小,可将混凝土侵彻分为Y_p≤a_0和Y_p>a_0两大类。当Y_p≤a_0,且弹体初速度v_0大于界面失效速度v_(id)时,弹体以销蚀状态侵彻混凝土。当Y_p>a_0,且弹体初速v_0小于刚体速度v_r时,弹体以刚体状态侵彻混凝土;当弹体初速度介于刚体速度v_r和流体动力学速度v_h之间,即v_r≤v_0<v_h时,弹体以变形非销蚀状态侵彻混凝土;当v_0≥v_h时,弹体以销蚀状态侵彻混凝土。研究结果表明:该理论模型预测侵彻模式、侵彻深度、时程曲线和残余质量时,与现有混凝土侵彻实验数据吻合得较好。

串联战斗部后级弹体对前级口径及自身初始姿态的适应性

为分析环形切割型串联战斗部对前级口径及自身初始姿态的适应性,开展了战斗部对目标作用的数值模拟研究。基于有限元分析软件LS-DYNA完全重启动技术,对不同口径前级和不同战斗部初始姿态下,后级弹体的随进侵彻过程进行数值计算分析。结果表明:前级口径对后级弹体的剩余速度和姿态影响较大,且趋势确定;但战斗部初始姿态对后级弹体的剩余速度和姿态影响很小,且趋势不确定;靶板失效形式可能是一个较重要的影响因素,值得进一步研究。

猪颌面软硬复合组织破片伤有限元模型的建立与与有效性分析

目的:建立猪下颌复合组织破片伤三维有限元模型,并验证该数字化模型的有效性。方法:通过拍摄三维CT获取猪颌面部复合组织数字化信息,在Mimics 15.0中进行三维重建;设计直径与高度同为5.5 mm的圆柱体破片为致伤物,在有限元分析软件中加载加速度为831、1 120、1 536 m/s的破片撞击猪右侧下颌角区,模拟致伤过程和损伤的结果。同时采用二级轻气炮发射同形态30CrMnSi合金破片致伤离体猪头下颌角区,测量实际损态、面积和致伤时颌骨加速度,与数值模拟结果进行对比验证。结果:当破片速度分别为831、1 120、1 536 m/s时下颌骨损伤入口面积实验结果比数值模拟分别大13.4%、23.6%和22.3%,出口面积分别大18.7%、23.0%和26.5%,加速度峰值分别小16.7%、15.3%和14.6%。结论:成功建立了猪下颌复合组织破片伤数字化模型,其伤情数值模拟结果与动物实验结果吻合性较好,具有一定的有效性。

超高速撞击条件下靶体损伤区的数值模拟分析

超高速撞击问题中,靶体损伤区研究能够弥补部分实验中难以精确获取成坑形貌的问题,为撞击机理研究和数值模拟的校验提供重要依据.损伤区的数值模拟研究开展较少,主要原因是缺乏经过实验验证的损伤区判据.本文总结了已有的损伤区定量测量实验结果,发现对于同一种靶体,多种切片显微测试方法得到的损伤区深度比较吻合,这给损伤区分析提供了便利.基于iSALE程序模拟分析了累计塑性应变、损伤因子和峰值压力作为损伤区判断参数的适用性,认为TPS=0.1适合作为损伤判据;D=1可以作为损伤判据,但误差较大需谨慎使用;峰值压力不适合作为损伤判据.通过参数化分析发现,随着孔隙率增大和靶体强度增大,损伤区深度逐渐减小.

一种测量二级轻气炮金属膜片破膜压力的方法

为精确测量二级轻气炮中金属膜片破裂压力,提出了将内弹道压力测量波形和金属膜片破裂过程物理图像进行时间关联的破膜压力测量思路。对原有二级轻气炮进行了改造,设计了高压段延长机构,搭建了具备光学观察窗口的实验平台。实验测得了内弹道压力并获取金属膜片破裂过程的物理图像。结果表明:在一级泵管口径为57 mm,二级发射管口径为10 mm的二级轻气炮上测试获得该型轻气炮常用规格的金属膜片破裂压力为57 MPa,测量实验与传统带弹对照实验结果吻合。该方法能够获得金属膜片承受载荷的历程和破裂准确时刻,可实现对二级轻气炮内弹道中金属膜片破裂压力的精确测量。

肛门直肠疾病3002例分析

笔者对 1 993年 3月至 1 998年 3月间 ,我院收治的 30 0 2例肛门直肠疾病进行了统计学分析 ,结果痔 1 381例 ,占 46% ,其中内痔 1 3.4% ,混合痔 65.9% ,多见于 41～ 60岁者 ,男性多于女性 ;肛裂336例 ,占 1 1 .2 % ,女性明显多于男性 ,约 2∶ 1 ,且以 2 1～ 49岁最多 ;肛周脓肿、肛瘘 675例 ,占 2 2 .5% ,男性多于女性 ,男女之比约 4∶ 1 ;肛门其他疾病 1 30例 ,占 4.3%。

钨合金柱形弹超高速撞击水泥砂浆靶的侵彻深度研究

为探索钨合金柱形弹超高速撞击水泥砂浆靶的侵彻深度随撞击速度变化规律,利用二级轻气炮开展了?3.45 mm×10.5 mm的克级93 W钨合金柱形弹以1.82~3.66 km/s的速度撞击水泥砂浆靶的实验,利用CT图像诊断技术获得了侵彻深度和残余弹长随撞击速度的变化规律,对超高速撞击过程进行了数值模拟,结合数值模拟结果进一步分析了超高速撞击物理过程。结果表明:(1)超高速撞击条件下成坑是弹坑+弹洞型;(2)侵深-速度曲线呈现先增大后减小的现象,在弹速2.6 km/s附近存在侵彻深度极大值,约为8.5倍弹长,相对于中低速侵彻的深度并没有显著优势。(3)通过基于数值模拟得到的弹靶界面压力时程曲线将侵彻过程分为4个阶段,其中准定常侵彻阶段和第三侵彻阶段是决定总侵深的主要阶段。(4)随撞击速度增加,弹体侵蚀逐渐剧烈,此时准定常侵彻阶段的侵深变化不大,而第三侵彻阶段中的刚体侵彻部分大幅降低,导致总侵深大幅降低,使总侵深曲线呈现先增大后减小的现象。

Al基含能结构材料的Johnson-Cook本构模型及失效参数研究

利用万能实验机和Hopkinson杆装置测试了Al基含能结构材料在不同温度下的静动态力学性能,分析实验结果得到了温度效应和应变率效应对材料力学性能的影响及该合金的Johnson-Cook本构模型参数.结合二维数字图像相关(DIC)方法,研究了Al基含能结构材料的失效应变与应力三轴度及温度之间的关系,得到了该合金的Johnson-Cook失效模型参数.通过平面撞击实验获得了Al基含能结构材料粒子速度和应力波波速之间的经验线性关系和该合金的Grüneisen系数.基于实验获得的材料本构关系和状态方程参数,完成了Al基含能结构材料超高速撞击多层间隔薄钢板的数值模拟,结果表明,数值模拟中靶板的毁伤模式、破孔直径及弹坑主要散布区和实验结果吻合.