侵彻双层靶板过程中PBX装药的宏-细观损伤数值模拟研究

针对高速战斗部侵彻双层目标时装药的损伤问题,基于内聚力模型开展了PBX装药战斗部侵彻双层靶板的数值模拟研究。采用内聚力模型计算装药损伤的出现与演化,分析了侵彻速度与损伤发生的关系,通过损伤比对侵彻结束后PBX装药的损伤进行了量化,建立了PBX装药细观损伤仿真模型,研究了侵彻双层靶板过程中PBX装药细观损伤机制。结果表明:当弹体垂直侵彻双层靶板时,在压-拉反复作用下,装药尾部形成了垂直于加载方向的贯穿裂纹,且装药的损伤程度随着侵彻速度的增大而增大;在侵彻双层靶板过程中,PBX装药的主要损伤模式是界面脱粘,微裂纹最先出现在颗粒边角处,并且逐渐增多,最终界面微裂纹失稳扩展并汇聚为连续的主裂纹。

截锥形弹丸侵彻双层靶板的数值模拟研究

运用ANSYS/LS-DYNA模拟截锥形弹丸以低于靶板弹道极限的速度对由不同材料的厚薄靶板组成的双层金属靶板的正侵彻情况,并与2种材料同厚度的单层靶板进行比较。计算表明,双层靶板中,厚薄靶板的放置顺序对靶板整体的防护性能有很大的影响。当高强度的厚靶板放置在前,低强度的薄靶板放置在后时,靶板整体的防护性能低于厚薄靶板相反放置时的防护性能。但这2种靶板的防护性能均低于由高强度材料构成的同厚度的单层靶板。

基于正交试验法研究线型聚能装药结构对双层靶板的作用

为能侵彻双层间隔靶,研究一种线型聚能装药结构,优化装药结构各个参数。基于正交试验方法提出对各射流指标进行装药结构参数的组合设计方案,通过仿真模拟并提取射流数据,研究不同参数间的交互作用,获得高置信水平的优化装药结构设计方法。进一步通过单项试验验证了仿真结果和正交分析的有效性,获得了侵彻双层靶板的线型聚能装药结构的最优组合。

卵形头弹斜侵彻铝合金双层靶板的轨迹变化规律分析

为提高防护结构的抗撞击性能,利用Abaqus有限元软件,建立卵形头弹对双层间隙式铝合金靶板的正侵彻模型,并借鉴已有文献验证其有效性。为方便后续研究,建立不同间隙的双层靶板撞击模型,研究靶板间隙对弹体能量耗散的影响。基于此,得到不同弹体倾角和靶板安装角的斜侵彻模型,通过对弹体轨迹偏转和剩余速度分析,得到其与倾角和安装角的关系。结果表明:弹体在击穿靶板后都会往靶板法向偏转,但其偏转角度与弹体倾角、靶板安装角以及弹体速度有关;第二层靶板相对于第一层靶板的安装角与弹体初始倾角方向相同能更大程度地提高防护结构的整体性能。

钨合金弹侵彻运动双层靶板的数值模拟研究

通过数值模拟的方法对钨合金弹侵彻运动双层靶板的过程进行了研究,分析了攻角、横向速度和双层靶板间距对钨合金弹的变形、剩余速度和剩余质量的影响。计算结果发现,靶板的开孔和钨合金弹的变形随着攻角增大而加剧,但靶板间距对靶板的开孔大小影响较小。钨合金弹的剩余速度随着攻角增大而减小,且随着双层靶板横向速度的增大而减少;但双层靶板横向速度对钨合金弹剩余速度的影响,随着靶板间距的增大略有增大。钨合金弹的剩余质量随着攻角的增大而减小,且随着双层靶板横向速度的增大急剧减小,双层靶板间距对钨合金弹剩余质量的影响不明显。

圆锥-球缺组合药型罩战斗部侵彻双层水间隔靶板

为提升聚能战斗部毁伤性能,基于组合药型罩战斗部的起爆机理,设计一种圆锥-球缺组合药型罩聚能战斗部及双层水间隔靶板结构,建立该战斗部侵彻双层水间隔靶板的物理模型,进行数值模拟计算,根据计算结果加工战斗部及靶板的1∶3缩比模型样机,展开相应试验,为设计全尺寸战斗部样机奠定了基础。试验结果表明:该战斗部侵彻含水夹层目标时具有独特的优势,对目标的破坏效应显著增强。

双层金属靶板耗散刚体侵彻动能ALE算法分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对双层6 mm厚4340钢板、双层6 mm厚7039铝合金板、6 mm厚7039铝合金板+6 mm厚4340钢板、6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板4种组合设计的双层金属靶板经受刚体侵彻之后的动态响应试验进行数值模拟。运用ALE算法比较了不同组合设计的双层金属靶板Von Mises应力分布和侵彻刚体弹动能耗散。结果表明:冲击载荷作用下双层6 mm厚4340钢板的动能耗散能力最优,6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板次之,双层6 mm厚7039铝合金板最弱。以6 mm厚的4340钢板为面板和以6 mm厚的7039铝合金板为背板组合比以6 mm厚的7039铝合金板为面板和以6 mm厚的4340钢板为背板组合耗散子弹的动能高23%。

弹丸侵彻双层不同材质靶板的数值模拟

为加强装甲目标的防护能力及提高靶板的抗侵彻性能,对弹丸侵彻双层不同材质靶板进行数值模拟。建立弹丸侵彻靶板的几何和仿真模型,采用ANSYS/LS-DYNA软件,比较了3种不同材料靶板的抗侵彻能力,对不同材质的双层有、无间隔靶板组合的抗侵彻性能进行数值模拟,并对比了靶板排列顺序不同对靶板组合抗侵彻性能的影响。模拟结果表明:双层不同材质的靶板组合的抗侵彻能力与两层靶板的材质和排列方式有关,双层间隔靶板组合比双层无间隔靶板组合的抗侵彻性能更好。

弹丸变攻角侵彻间隔靶弹道极限研究

攻角对弹丸侵彻能力有重要影响,而侵彻过程中攻角的改变对弹丸侵彻多层靶能力的影响更为显著。针对厚度相同的双层接触靶和间隔靶,通过理论分析和数值模拟,研究弹丸贯穿前靶后的攻角变化对侵彻后靶能力的影响。研究结果表明,贯穿前靶后弹丸攻角随着靶板间距的增大而增大,当攻角变化大于30°时,间隔靶的弹道极限开始高于等厚接触靶的弹道极限;弹丸变攻角侵彻双层靶过程的动能损耗机理不同于无攻角的正侵彻和斜侵彻,它包含弹靶之间非对称的相互作用;贯穿前靶后弹丸的攻角变化取决于弹轴角速度和靶板间距,而弹轴角速度取决于弹丸初速、靶板厚度、初始攻角、初始倾角等;弹丸侵彻能力越强,弹靶分离后弹轴角速度越大。

航空发动机双层结构金属机匣的弹道试验

为研究航空发动机双层结构金属机匣在受叶片冲击时的包容性问题,利用滑膛炮试验系统对双层钛合金带不同间隙叠层靶板进行打靶弹道试验。通过28次有效的弹道试验发现:对比内层(迎弹面)、外层靶板厚度相同带间隙组合的试验结果,间隙越大靶板抗侵彻能力越差;对比不带间隙组合试验结果,内层较薄组合的抗侵彻能力强于内、外层厚度相同组合。采用商业有限元软件ANSYS/LS-DYNA对打靶试验进行了数值仿真,有限元仿真与试验结果吻合较好,并发现内层较薄组合的抗侵彻能力强于内层较厚组合,且两者均强于内、外层厚度相同组合;各个组合在没有间隙的情况下,弹道极限随叶片攻角增加而增加,但是速度曲线突增的攻角有所不同。无量纲靶厚决定了叶片冲击双层靶板的破坏模式。

层状Al/Ni含能结构材料的放热性能与毁伤效应

为了获得较高力学性能和释能密度,采用电沉积及热压复合法制备了层状Al/Ni含能结构材料。研究了热压温度对Al/Ni含能结构材料放热性能的影响,并通过打靶实验获得了不同发射速度下含能破片对双层靶板的毁伤效果。结果表明:随着热压温度的升高,Al/Ni界面反应扩散加剧,导致放热量从898J/g降低至782J/g。高速撞击作用下,Al/Ni含能破片发生了剧烈的爆燃反应,对双层靶板有显著的毁伤效应。当含能破片撞击速度从1241 m/s增加到1478 m/s时,主靶板穿孔尺寸几乎不变,后效靶板的毁伤区域明显增大。