材料对双层药型罩形成串联EFP的影响

为研究材料对串联爆炸成型弹丸(EFP)形成的影响,在理论分析的基础上,提出双层药型罩形成分离EFP的判据。利用数值仿真软件AUTODYN,研究串联EFP形成的力学现象。进行双层药型罩EFP形成的实验研究,得到串联EFP形成过程的X光照片。试验结果与仿真结果比较吻合。从试验和仿真结果看出,分离EFP的形成,不仅依赖于内、外罩材料的选择,还与药型罩的结构设计密切相关。

串联EFP装药结构参数优化实验研究

为了在大块度障碍物上快速开孔且孔深和孔径符合要求,提出了一种前后两级均为爆炸成形弹丸(EFP)装药的新型串联聚能装药结构。分析了装药结构参数对串联EFP侵彻威力的影响,并在此基础上分别开展了串联EFP装药在不同装药间距与起爆延时条件下侵彻45钢靶实验。实验表明,优化后的串联EFP装药结构使前后两级EFP装药的侵彻效率大大提高,能对硬目标进行有效破孔。

算法转换在串联EFP成型以及侵彻过程中的应用

为了研究双层药型罩形成串联EFP以及串联EFP侵彻间隔靶的过程。利用算法转换对这两个过程进行了数值模拟,即串联EFP的成型过程用Lagrange算法来模拟,然后将串联EFP的所有单元转换为SPH粒子,所有粒子都将继承原有的速度等信息,最后利用转换后的SPH粒子来模拟串联EFP侵彻三层间隔靶的过程。结果表明:该算法转换能够有效的模拟串联EFP成型以及侵彻间隔靶的过程。研究结果可为数值模拟算法的选择提供新的参考。

串联EFP装药隔爆结构和延时起爆控制

结合串联战斗部的特点,提出了一种两级爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)装药的串联装药结构。利用LS-DYNA有限元软件分析了不同隔爆体及延时起爆对后级EFP成型的影响,进行了不同隔爆结构和延时匹配的串联EFP侵彻45钢靶实验。实验结果表明:优化后的串联EFP装药的侵彻深度,已经达到分2次单级连续侵彻之和的96.7%,后级装药的侵彻能力得到有效提高。

双层药型罩形成串联EFP数值模拟与分析

利用ANSYS/LS-DYNA软件,采用Lagrange算法对双层药型罩聚能装药的成型过程进行数值模拟,并对其主要影响因素进行对比分析。结果表明:双层药型罩结构能够形成前后分离的串联EFP弹丸,当两个药型罩中间无夹层材料时,R/D=0.9(D为装药直径,R为曲率半径),K≥1(K为外、内罩壁厚比),串联EFP的成型效果最佳。在双层药型罩中间添加夹层材料后发现内外药型罩能够较快分离,但成型效果欠佳。

三层串联EFP成型与分离行为

针对三层串联EFP成型及分离问题,采用数值模拟方法,描述了三层串联EFP成型过程,揭示了三层药型罩材料匹配对串联EFP分离行为的影响规律.结果表明:三层串联EFP成型过程包括冲击、闭合和自由飞行三个阶段.冲击阶段:三层罩主要在轴向发生相互碰撞,实现动能交换,形成速度差,是导致三层串联EFP分离的主要原因;闭合阶段:三层罩逐渐拉伸闭合,并同时在径向和轴向发生碰撞,影响三层罩的成型和分离特性;自由飞行阶段:三层串联EFP形貌和速度趋于稳定,彼此间不再发生碰撞,三层串联EFP之间的距离随时间逐步增大.与此同时,三层药型罩材料匹配显著影响串联EFP分离行为,45#钢罩能够实现与前铜罩的快速分离,同时阻滞后铜罩的有效分离.进一步与脉冲X光实验结果相比,数值模拟与实验结果基本吻合,验证了数值模拟的有效性.

多层串联EFP成型及侵彻对比分析研究

为了研究多层串联EFP的成型及侵彻特性,设计了一种同轴放置的多层球缺药型罩战斗部。运用ANSYS/LS-DYNA软件首先对三层球缺药型罩的成型和侵彻过程进行仿真分析,然后与相同结构的双层串联EFP的成型及侵彻结果进行对比。结果表明:相同结构的两种串联EFP对100mm厚装甲钢靶的侵彻深度基本相同(侵深约1.1倍装药口径);两种EFP获得的总动能基本不变,但双层EFP内外层罩各转移了整体动能的15%到三层串联EFP的中层罩上,重新分配各层EFP的动能。本研究可为多层串联战斗部设计提供参考。

药型罩材料对三层串联EFP成型影响研究

为了研究药型罩材料对三层串联EFP成型的影响,利用LS-DYNA有限元软件模拟了三层串联EFP的成型过程,选取碳钢、铜、铝和钽研究了药型罩材料对三层串联EFP成型的影响。研究结果表明:三层药型罩采用同一种材料,碳钢药型罩形成的三层串联EFP具有较好的成型效果,速度最大;三层药型罩采用非同一种材料,不能提高三层串联EFP的总速度和总动能,相比三层药型罩采用同一种材料,总速度降低3.0%~4.9%,总动能降低1.7%~2.3%。

药型罩结构与材料对串联EFP成型影响的数值模拟

为实现对目标的高效毁伤效果,设计了双层药型罩成型装药的结构。利用AUTODYN软件对双层球缺形药型罩形成串联爆炸成型弹丸(EFP)的过程进行数值模拟计算,采用中心点起爆方式,从药型罩的结构和材料两方面对双层药型罩形成串联EFP进行了分析,获得了串联EFP的成型效果和内外罩形成EFP的速度等成型参数。研究结果表明:串联EFP的速度随曲率半径的增大而增大;速度随壁厚的增大而减小;具有一定延展性的材料能够形成两个明显分离的EFP;采用铜和铁组合形成的串联EFP具有较好的成型效果。

壳体对串联EFP成型影响的数值模拟

本文运用LS-dyna数值模拟软件对钢外壳双层药型罩串联EFP成型过程进行数值仿真,采用理论分析和数值仿真结合的方法对EFP外壳厚度变化与药型罩成型规律之间的关系进行研究。结果显示,在0.03≤δ/Dk≤0.04的情况下,铜铁药型罩EFP的成型效果更好。

不同材料双层药型罩EFP成型及侵彻性能数值模拟

为了研究内外罩材料对串联EFP的成型及侵彻性能的影响,文中设计了5种不同材料组合的双层药型罩,运用ANSYS/LS-DYNA仿真软件模拟了各组不同材料双层药型罩EFP的成型形态,并与X光试验对照,验证了数值模拟结果的准确性。从数值模拟结果中择优成型性能较好的串联EFP进行静态侵彻试验,从试验结果来看,铝-纯铁组侵彻体开坑直径和入口口径较大,且已击穿钢筋混凝土靶体,表现出了较好的侵彻性能。

串联爆炸成型弹丸外弹道特性仿真

建立了前、后级爆炸成型弹丸飞行速度的理论计算模型,利用LS-DYNA对双层EFP的飞行过程进行数值模拟。研究结果表明:在一定条件下,前后级EFP可以实现已分离的串联EFP在后续飞行至一定位移处追击重合。

串联爆炸成型弹丸飞行气动特性的数值模拟研究

为了研究前后级爆炸成型弹丸(EFP)的姿态或位置相对变化对弹丸气动特性的影响,采用LS-DYNA数值模拟软件获得串联EFP,通过Pro/E软件实现串联EFP外形数据的传递。用计算流体力学软件CFD-FASTRAN对串联EFP进行了数值模拟,得到了前后级EFP分别存在不同攻角或相对偏移距离时的升力系数、阻力系数、静稳定储备量等气动参数。结果表明,当前级EFP存在攻角时,后级EFP流场分布呈不对称性;当后级EFP存在攻角时,对串联EFP气动特性影响较小;当前后级EFP存在偏移距离时,随着偏移距离的增大,后级EFP的阻力系数增大。