基于爆压耦合约束原理的双锥复合药型罩成型及侵彻特性

为有效应对大容积中、轻型装甲目标,提升破甲战斗部综合毁伤能力,本文设计了一种基于爆压耦合约束原理的双锥药型罩,通过小锥角上锥与大锥角下锥的配合,兼顾侵彻深度与扩孔直径。设计了双锥药型罩的射流模拟方案,通过靶场实验结果与数值模拟结果对比,得出了穿深和孔径数值仿真结果误差分别为4.8%、8.1%,验证了数值模拟方案的可靠性。通过正交试验,探究了药型罩罩高比、装药高度与装药直径比和壁厚对射流成型参数的影响规律,并进行了侵彻分析,结果表明:基于爆压耦合约束原理的双锥药型罩可以保持射流的侵彻深度,提升射流的扩孔能力;探究了罩高比、装药高径比、壁厚3个因素对射流头部速度与断裂时间的影响趋势。其中药型罩壁厚、罩高比不会对射流头部速度与断裂时间产生明显影响关系,装药高径比增加使得射流断裂时间提前,射流头部速度增加。最后,通过大量数值模拟确定了装药高径比对射流头部速度、断裂时间的影响曲线,并根据曲线结果,优化了双锥药型罩的结构和炸高,使得药型罩侵彻深度增加23%,穿孔孔径增加了35%。

半穿甲舰炮弹药侵彻舰船靶板数值仿真研究

研究了舰炮半穿甲弹对舰船靶板侵彻能力,采用LS-DYNA有限元软件对美海军奥托·梅拉127 mm和76 mm舰炮弹药临界跳弹、打击甲板和侧舷靶板进行仿真,结果表明:以300 m/s速度打击15 mmE36钢板条件下,127 mm弹的临界跳角为9.5°,76 mm弹为29°;从甲板和侧舷攻击条件下,两弹均具备穿透多层舰船靶板的能力。舰炮弹药攻击舰船目标,可考虑适当延迟舰炮弹药起爆时间,在其进入内部重要舱室时引爆,提高对船体的毁伤效果。

弹丸侵彻钢纤维混凝土数值模拟

为了对弹丸侵彻钢纤维混凝土问题进行数值模拟研究,在有限元计算中引入了Ho lm qu ist-Johnson-Cook累积损伤材料模型以描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,弹丸作为刚体处理。侵彻深度计算结果与在14.5 mm弹道炮上所获得的试验结果相吻合,并很好地模拟了在侵彻过程中钢纤维混凝土靶的成坑、层裂现象。在此基础上分析了钢纤维混凝土这种新型复合材料抗侵彻性能的影响因素。计算结果表明,H JC本构模型用来描述钢纤维混凝土的侵彻问题是可行和有效的。

充液及内空圆柱壳在爆炸荷载下动力屈曲特性研究

采用实验与数值模拟相结合方法,对充液及内空圆柱壳在爆炸载荷下动力屈曲响应特性进行对比研究。将壁厚δ=2.0 mm、外径Φ=100 mm钢圆柱壳(内空及充水)置于75 gTNT药柱、200 gTNT药柱产生的爆炸场中进行冲击实验,获得不同工况下圆柱壳变形破坏模式。利用动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian流固耦合方法进行数值计算,分析壳壁屈曲变形过程及壳壁关键点速度、水介质内压力等动态参数。计算结果与实验结果一致性较好。研究表明,由于内充水介质的近似不可压缩性,承受冲击荷载时内压增大,因而参与对外界爆炸冲击载荷抗力作用,圆柱壳抗爆能力显著提高。

外接触爆炸荷载作用下大口径钢管变形与破坏效应的数值模拟

基于动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian耦合方法,对大口径钢管在凝聚态炸药外接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行数值模拟,描述了管道的变形情况、破坏过程以及管道内部应力的发展过程,分析了炸药质量、管道壁厚等因素对钢管破坏效应的影响。并在相同的条件下进行了实验研究,计算结果与实验数据具有较好的一致性。研究表明,小质量炸药爆炸后在装药与钢管接触处产生凹坑、鼓包及层裂等破坏效应;而较大质量炸药爆炸后在其爆破部位发生剪切破坏产生类似弹丸的破片,破片具有较大的动能,能够击穿另一侧管壁。研究结果可应用于管道结构在接触爆炸作用下的毁伤或防护方面的预测,从而为管道的安全防护设计提供理论依据。

钢质圆柱壳在侧向局部冲击荷载下的变形及失效破坏

基于动力有限元程序LS-DYNA及随动塑性Cowper-Symonds模型,对两端固支钢质薄壁圆柱壳经受半球头弹体侧向局部冲击的非线性动力响应问题进行数值模拟,获得了不同冲击条件下圆柱壳的变形及破坏模态,并研究了弹体在不同周向冲击倾角时壳壁产生穿透性破裂的最小速度(临界破裂速度)。研究表明,圆柱壳破坏模式与弹体冲击倾角θ0、冲击速度V等因素密切相关,将发生局部凹陷、碟形变形及穿透现象,且临界破裂速度随冲击倾角的增大而增大。研究结果可应用于圆柱壳在侧向局部冲击作用下的毁伤预测,从而为圆柱壳结构的安全防护设计提供理论依据。

基于FEM-SPH耦合法的弹丸侵彻钢纤维混凝土数值模拟

针对有限元法(FEM)处理超大变形问题时所存在的困难,基于有限元与光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics:SPH)的耦合方法模拟了弹丸对钢纤维混凝土的侵彻破坏过程。其中弹丸作为刚体处理并划分成Lagrange标准有限元网格,而靶体中心部分划分成光滑粒子并经历大应变、高应变率和高压作用。为了描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,在计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型。数值模拟结果形象再现了弹丸冲击作用下靶体材料破碎、飞溅成坑的物理过程,尤其靶表面碎片飞散的模拟情况与高速摄影照片符合较好,并且侵彻深度计算结果与实验数据具有较好的一致性,FEM-SPH耦合方法显示出了模拟侵彻问题的有效性。研究表明钢纤维能明显增强混凝土基体的抗侵彻性能,且随纤维含量的提高增强效果更佳。

模拟刚性动能弹丸侵彻混凝土的FE-SPH方法

应用动力有限元与SPH相结合的方法对刚性动性弹丸高速侵彻混凝土靶进行了数值模拟分析,使用HJC本构建模型描述混凝土。计算结果与在57气体炮上所获得的实验数据基本吻合,并能再现侵彻过程中弹的运动及混凝土的飞散、应力波的传播等物理现象。计算结果说明这种新的算法及HJC本构模型用来描述混凝土的侵彻问题是可行和有效的。

侧向爆炸荷载下金属圆柱壳动力屈曲模态的实验研究

对金属圆柱壳在其中心部位经受75 g柱状TNT炸药侧向爆炸冲击时的动力屈曲进行了实验研究,系统分析了3种壁厚的金属圆柱壳在不同爆炸距离下受侧向爆炸冲击的变形历程、最终变形模式和能量分配方式。得出金属圆柱壳受侧向爆炸载荷时的4种典型屈曲模式及其相应的屈曲参数指标值,为金属柱壳结构爆炸破坏分级及结构抗爆设计提供了实验依据。

用Young公式计算GBU-28侵彻的不同围岩深度

为了研究防护工程抗深钻地武器侵彻能力,对国家标准和国家行业标准中的围岩分级进行了深入的分析,确定了基于典型的侵彻岩石深度计算公式Young公式的五级围岩参数取值,得出了典型深钻地武器GBU-28对五级围岩的侵彻计算深度。

修正弹落点预测方法

修正弹的落点预测是修正弹控制策略中的一项重要技术。针对落点预测的方法,分析并综述了国内外修正弹落点预测方法的发展现状,总结了三类方法的原理、发展趋势,并基于目前修正弹落点预测方法的发展状况,提出一种初步的落点预测方案。

两种混凝土抗常规弹丸侵彻特性分析

为研究钢纤维混凝土与普通混凝土抗弹丸侵彻性能的异同之处,利用别列赞公式对Φ37mm弹丸侵彻两种混凝土靶弹道试验数据进行了拟合、分析。并基于LS-DYNA3D有限元程序,引人Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型以描述混凝土材料的非线性变形及断裂特性,对弹丸侵彻两种混凝土靶进行了三维数值模拟计算,得到了侵彻过程中的主要物理图像和数据,进而对计算结果进行了分析讨论。研究表明,与混凝土相比,钢纤维混凝土抗侵彻能力的提高是由材料抗压强度及抗冲击韧性提高共同作用的结果。

高速飞行弹丸诱导的三维爆轰波数值模拟

采用三维非定常化学反应控制方程组对驻定在带攻角高速飞行弹丸上的斜爆轰波流场进行了数值模拟。对流项和化学反应项采用时间分裂法,分别用TVD格式和基元反应模型进行处理。计算结果表明三维数值模拟可以更准确的描述弹丸飞行攻角对爆轰波的形成及结构的影响,是进一步研究超驱爆轰推进技术的重要手段。

高速射弹入水稳定性研究现状与分析

高速射弹入水稳定性研究是世界范围内的一大难题。详细地介绍了高速射弹入水稳定性在理论研究、实验研究方面的研究历程及成果,并对入水空泡的发展过程、入水冲击载荷与入水过程水动力、入水稳定性影响因素3个方面的研究现状逐一解读。此外,结合当前理论基础与实验、数值计算条件对高速射弹入水过程的研究难点进行了总结与分析。

空爆荷载下爆源设置方式对圆柱壳动力响应的影响

基于动力有限元程序LS-DYNA及Euler-Lagrange耦合方法,分别以75 g柱状和200 g块状TNT炸药为爆源,对圆柱壳在爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行三维数值模拟,描述了圆柱壳在不同爆源设置方式下的动力响应。数值模拟结果表明:壳壁破坏特征与药量Q、爆源设置方式密切相关,75 g柱状TNT炸药轴线与圆柱壳轴线垂直设置时破坏作用大,而200 g块状TNT炸药长边中心线与圆柱壳轴线平行设置时破坏作用则更强。研究结果为在役油气管道的抗爆能力分析和安全性评估提供了重要的参考依据。

地面主战武器常规弹药消耗预测方法研究现状

地面主战武器是陆军遂行全程火力攻击和支援任务的主要作战装备。针对当前弹药消耗预测方法的研究现状,从模型的构建、仿真的实现及弹药消耗问题的背景描述等方面,深入分析比较了外军及我军在弹药消耗预测研究方面的优缺点,为下一步的研究工作提供了理论指导和参考。

钢筋影响下混凝土中氯离子质量分数累积研究

针对钢筋影响下混凝土中氯离子质量分数的预测,试验研究了钢筋表面氯离子质量分数累积情况;通过定义容量系数和传递系数给出了氯离子非稳态扩散的质量守恒矩阵方程,将所编译的扩散模块与ANSYS链接得到混凝土中氯离子质量分数累积的数值模拟方法,并作了有效性验证。研究表明:该方法能够灵活地预测考虑钢筋存在的同时,各种复杂截面形状的混凝土构件在单一或多边界同时遭受氯离子侵蚀时的氯离子质量分数累积。

近炸引信预制破片弹对反舰导弹的毁伤效应

近炸引信预制破片弹对反舰导弹的毁伤效应,通过破片对导弹目标侵彻破坏,建立导弹多层等效靶概念,并用铝合金多层等效靶作为“桥梁”,建立破片对导弹目标侵彻能力的内在等效关系,从而将破片对导弹部件侵彻能力的研究转化为可定量描述的破片对导弹多层靶的侵彻能力研究。其实例以无线电近炸引信为模型,在确定相关炸点条件下,研究弹丸爆炸产生的破片对目标的条件毁伤概率。

一维修正弹射击校正方法

一维增程修正弹的工作机理使得火炮射击校正方法与传统常规弹的射击校正方法发生了改变,即从射击诸元的校正方式向改变弹上控制机构(阻力环)作用时刻的方式转变。通过分析一维修正弹的工作机理、误差表现形式和阻力环作用时刻解算理论,提出了误差校正的新方法,希望该方法在靶场试验中得以验证和推广,为部队作战与训练提供科学的依据与借鉴。

控制弹箭头部攻角的弹道修正弹外弹道研究

目的 研究存在头部攻角的弹道修正弹头攻角对外弹道的影响 .方法 通过分析弹丸头部攻角对弹丸外弹道性能的影响 ,建立了修正弹外弹道模型 ,根据模型编制外弹道仿真软件对弹道修正弹外弹道进行计算 .结果 根据外弹道仿真结果 ,给出了头部攻角与弹丸射程之间的关系 .结论 通过对弹丸头部攻角的控制 ,可以实现对弹丸飞行弹道的控制 ,所建立的外弹道模型及仿真结果对控制弹丸头部攻角的弹道修正弹控制执行机构的研究具有重要的指导意义 .