刚性弹体撞击蜂窝结构高过载特性

为考核武器关键部件在高过载环境下的可靠性,提出一种基于刚性弹体撞击蜂窝结构的新型高过载环境模拟技术。通过轻气炮弹道实验,研究弹体加速度、速度和位移响应规律及蜂窝结构在冲击过程中的力学行为;比较不同撞击速度条件下,弹体高速撞击蜂窝结构过程中过载响应时间历程的差异。研究结果表明:刚性弹体高速撞击造成的蜂窝结构压溃是高度局部化的力学行为,压溃首先发生在蜂窝结构顶端,并随弹体运动由顶端向底端传播;弹体对蜂窝结构冲击压缩过程可分为初始冲击、稳态压缩、密实压缩3个阶段,可分别对应弹体的加速度、速度、位移曲线中相应的响应特征;初始冲击阶段的速度曲线呈明显的阶梯状下降形态,为应力波在弹体中周期性传播导致;3发实验的初始冲击阶段过载峰值相差不大,稳态区持续时间随弹体撞击速度的增加而减小,密实区过载峰值随弹体撞击速度的增加而增加。

刚性弹体冲击金属网网孔的试验和数值分析

根据金属网与近程武器(火箭弹、迫击炮弹)相互作用的特点,在实弹拦截试验的基础上,设计并开展了刚性弹体低速冲击金属网网孔的试验。试验表明:金属网网孔在刚性弹体冲击下横向两侧钢丝交叉节点位置存在明显接触滑移,且在冲击过程中此交叉节点位置钢丝首先发生了断裂破坏,冲击后除与弹体接触部位网孔发生变形和破坏外,其余部位金属网网孔基本能恢复初始状态。结合实弹和刚性弹体低速试验现象、高强钢丝材料静动态性能试验数据等,采用LS-DYNA软件建立了精细化的金属网数值模型,开展了刚性弹体冲击金属网网孔的数值分析,数值方法可以较好的预测金属网网孔与刚性弹体间的相互作用以及金属网网孔钢丝断裂破坏现象。最后,利用数值方法对影响金属网与弹体间相互作用的因素进行了研究,结果表明:刚性弹体在冲击金属网网孔过程中受到的峰值过载力、能量损失与弹体口径和冲击速度有关,与弹体的质量关联性不大;随着弹体口径的增大,弹体受到的峰值过载力和能量损失逐渐增大;随着冲击速度的增大,弹体受到的峰值过载力逐渐增大,而弹体的能量损失逐渐减小。

刚性弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的姿态偏转理论模型

为描述刚性弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的弹体姿态变化,针对已有贯穿模型存在的问题,在斜侵彻贯穿过程中考虑了弹体转动惯量对姿态偏转的影响,根据弹体贯穿靶板后的成孔特性重新假设了背靶面崩落块形状,并在弹体贯穿出靶的剪切冲塞阶段引入了弹体姿态二次偏转机制,从而建立了刚性弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的姿态偏转理论模型,同时给出了混凝土薄靶、中厚靶和厚靶的分类方法。多种侵彻状态的理论模型计算结果均与实验测量结果吻合较好,表明本文理论模型可有效预估弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的弹体出靶姿态。

正侵彻半无限靶的刚性弹体头部形状优化分析

针对弹体头部形状影响动能侵彻武器的侵彻能力问题,基于阻力函数的一般性假设,同时考虑侵彻速度一次项和平方项的影响,并结合侵彻摩擦效应,建立了具有较强适用性的侵彻阻力函数表达式,对刚性弹体正侵彻过程进行了深入的理论研究。为获得阻力最小的弹体头部轮廓曲线,基于变分原理,建立了阻力函数的欧拉拉格朗日方程,进而获得该方程的解析解;同时,推导出任意弹形的阻力函数和侵彻深度的一般表达式。最后,通过几种典型弹体头部的侵彻阻力参数的对比分析及验证,系统地研究了摩擦效应及弹体径长比对阻力函数的影响。研究结果表明,在考虑摩擦效应的正侵彻过程中,不会出现弹形“越尖越长”,侵彻阻力越小,深度越大的现象。

柔性飞网拦截刚性弹体的性能分析

提出了一种用柔性金属飞网拦截来袭导弹的新方法,对柔性飞网拦截刚性弹体的性能进行了仿真模拟,分析来袭导弹弹头所受荷载的变化及荷载随弹体初速度、钢丝绳直径、弹体攻角、弹体质量、网孔边长等多个指标的变化关系。在设定参数下判断弹头所受荷载是否达到弹头引信触发的条件。设计了柔性飞网静态地面拦截原理实验,与数学模型仿真结果对比,验证了拦截效果,拦截过程中产生的过载达到弹体的诱爆条件,可实现对刚性弹体的有效拦截。

刚性弹体侵彻钢筋混凝土问题研究综述

在防护工程中,钢筋混凝土材料被广泛应用,如何对其有效侵彻是广大学者较为关注的问题,并就此积极开展了深入研究。在对国内外基于经验公式、理论分析、数值模拟的钢筋混凝土侵彻问题研究情况进行系统评述的基础上,整理用于计算钢筋混凝土靶侵彻深度的经验和半经验公式,归纳刚性弹体侵彻钢筋混凝土靶的理论研究成果,梳理不同条件下有代表性的钢筋混凝土靶侵彻数值模拟研究工作,并对刚性弹体侵彻钢筋混凝土问题的研究进行了展望。

锥头弹体贯穿铝合金靶板的过载分析

研究了刚性圆锥头弹体贯穿延性金属靶板的冲击力学特性,将侵彻过程分为3个阶段,利用圆柱形空腔膨胀理论建立了侵彻方程,得到了各阶段弹体的过载和能耗的表达式.对4种不同厚度的铝合金靶板的锥形钢弹贯穿试验算例进行了理论和仿真计算,对所得结果与试验数据作了对比,结果显示三者一致性较好.分析了弹体在不同阶段的过载特性和影响因素,为尖形弹体及小型装药的侵彻过载特性评估提供了理论参考和分析方法.

尖头弹丸贯穿金属靶板的过载分析及仿真

研究了刚性尖头弹体贯穿塑性金属靶板的冲击力学特性,将侵彻过程分为三个阶段,利用圆柱形空腔膨胀理论得到了锥形和卵形弹在各阶段的过载的表达式。采用非线性有限元软件LS-DYNA建立了尖头弹侵彻的仿真模型。对两种弹体以相同初始速度贯穿钢靶板进行了理论和仿真计算,用所得弹道极限速度和剩余速度结果与试验数据做了对比,显示三者一致性较好。通过理论和仿真计算得出了两种弹体侵彻三种厚度钢靶板的过载变化规律。为小尺寸装药的侵彻过载特性评估方法的建立提供了理论参考和分析方法。

混凝土靶的侵彻机理及其行为的影响因素的分析

为了改善侵彻战斗部的战术技术性能,针对特定环境与条件,探讨了混凝土靶的侵彻机理及其行为的影响因素。文中,讨论了弹体对混凝土靶的相互作用与侵彻机理,分析了侵彻行为的影响因素。以某弹体侵彻混凝土靶板为例做了数字仿真研究,所得实验曲线显示了不同条件下的不同侵彻效果,实验数据验证了在设计侵彻战斗部前,分析侵彻行为影响因素是设计侵彻战斗部的前提。实验研究结果表明,靶板技术性能数字仿真研究有利于为系统设计提供技术支撑。