不同药型罩结构对环形EFP成型及侵彻性能影响的数值模拟

为研究不同药型罩结构对环形EFP成型及侵彻性能的影响,利用LS-DYNA动力学分析软件对环形药型罩进行了数值模拟与对比分析。首先设计了环锥形罩、环半球罩和环亚半球罩3种典型药型罩结构,数值模拟发现环亚半球罩成型的环形EFP成型效果最好、侵彻效果最优,但成型过程环形EFP的姿态仍然具有向外偏斜的趋势。进一步采用变壁厚设计思路,对环亚半球罩进行了优化设计,当壁厚偏移量取0.15时,成型的环形EFP不仅具有优良的飞行稳定性,还具有最好的成型和侵彻效果。本研究对于环形药型罩结构设计具有一定的指导意义。

环形EFP的形成和侵彻效应

设计了两种可形成环形弹丸的装药结构——环锥形和环球形EFP。通过数值模拟和破甲试验,对环形弹丸的形成和侵彻靶板的特点进行了研究。结果表明,通过使药型罩由中心向外翻转,两种方案都可在0.5～2.0倍炸高范围内形成环形弹丸,侵彻孔径可达1倍装药口径,穿深可达0.3倍装药口径。相对于环锥形EFP,环球形EFP产生的环形弹丸更完整,稳定时间更长,侵彻靶板的效果更好。与普通EFP和环形射流相比,虽然环形EFP的穿深小,但开孔孔径很大,这为串联战斗部的前级装药设计提供了一种新的技术途径。

环形EFP成型及侵彻过程的数值模拟

在分析环形射流形成机理的基础上,利用LS-DYNA软件对环形EFP的成型与侵彻过程进行了数值模拟。通过对环形药型罩及其聚能装药结构参数的合理匹配,解决了环形药型罩成型翻转过程中的偏斜飞散问题,探索了实用环形EFP工程设计的技术途径。计算结果表明,在0.26倍装药长径比和4倍装药口径的炸高条件下,环形EFP对45号钢的侵彻孔径可达到0.96倍装药口径。

新型环形EFP垂直侵彻靶板数值模拟

提出一种截面呈弧锥结合状的变壁厚环形药型罩结构,对其形成环形爆炸成型弹丸(EFP)的过程进行数值模拟;建立了舰船侧舷防护模型,将舰船目标等效成多层间隔薄靶,使用新的环形EFP对三层间隔靶板开展垂直侵彻研究。结果表明:新型环形EFP具有良好的飞行稳定性、密实度和材料利用率高等优点;侵彻体可切透前两层靶板,对第三层靶板开环形坑8mm深,切孔外半径达83.39mm;侵彻体速度呈阶梯式下降,在切透第二层靶板时质量损耗最大。

组合式成型装药数值模拟与分析

基于爆炸成型弹丸(EFP)和环形侵彻体的特点,提出了一种能够同时形成两种毁伤元素的装药结构。利用ANSYS/LS-DYNA软件对该结构进行了数值模拟,并对其主要影响因素进行了对比分析。研究结果表明:当中间药型罩材料密度大于环形药型罩材料密度时,能够使环形侵彻体的速度大于中间EFP的速度;当偏移量d为2mm时,环形侵彻体头部偏转角θ几乎为0°,其形态较好,侵彻能力较强。研究结果可为成型装药结构的研究提供一种新的参考。