一种喇叭-锥角结合药型罩形成射流的数值模拟

为了提高锥角药型罩装药结构的侵彻能力,通过改变其顶部锥角为喇叭形研发了一种新型喇叭-锥角结合药型罩。采用模拟软件ANSYS/LS-DYNA对喇叭-锥角结合药型罩、平顶药型罩、锥角药型罩在爆轰波作用下射流的形成以及对45号钢板的侵彻过程进行数值模拟,并对3种药型罩形成的射流参数如头部速度、射流断裂时间等以及对45号钢板的侵彻性能进行了对比。结果表明,在装药口径为80mm、装药高度为100mm的圆柱和圆锥结合型装药结构的条件下,喇叭-锥角结合药型罩形成的射流头部速度为7 690m/s,比锥角药型罩形成的射流提高约9.54%,对45号钢板的侵彻深度提高约19.82%;比平顶药型罩形成的射流头部速度提高约6.36%,对45号钢板的侵彻深度提高约12.25%。

基于正交设计的柱锥结合药型罩多参数结构优化

为了改善柱锥结合药型罩形成的射流稳定性较差,侵彻能力有待提高的问题,通过正交优化设计,改变柱型药型罩材料、柱型药型罩高度h以及柱型药型罩顶部厚度b,研究柱锥结合药型罩射流成型的断裂前头部速度、断裂时间、有效长度综合的最优方案组合。选取L25(56)正交优化表,通过AUTODYN软件进行数值仿真,得到了3个因素对3个指标影响程度的主次顺序。结果表明:射流断裂前头部速度的影响因素依次为:柱型药型罩高度、材料、顶部厚度;射流断裂时间的影响因素:柱型药型罩的材料和高度相同,其次为顶部厚度;射流有效长度的影响因素依次为:柱型药型罩的材料、高度、顶部厚度;综合分析,得到方案A:NICKEL,h=10 mm,b=1.5 mm,方案B:NICKEL,h=10 mm,b=2 mm形成的射流整体效果较好。

柱-锥结合线型药型罩射流特性的数值模拟

为了提升线型聚能装药的切割能力,在锥形线型药型罩的基础上设计了一种新型柱-锥结合线型药型罩,并采用数值模拟软件ANSYS/ls-dyna对柱-锥结合线型药型罩、圆弧顶线型药型罩、锥形线型药型罩射流的形成及切割45号钢板的过程进行了数值模拟,通过对比3种结构药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸断裂时间、对45号钢板的切割能力来确定设计方案的可行性。研究表明:柱-锥结合线型药型罩形成射流的头部速度最高,相对锥形线型药型罩提高了约12.6%,相对圆弧顶线型药型罩提高了约5.4%;而且柱-锥结合线型药型罩形成的射流拉伸性能较好,能量更高,对45号钢板的切割能力最强,相对圆弧顶线型药型罩提升了约26.7%,相对锥形线型药型罩提升了约58.8%。

基于爆炸成型弹丸(EFP)的大锥角喇叭罩成型规律

为了进一步拓展适用于爆炸成型弹丸(EFP)的药型罩结构,基于弧锥结合罩结构,提出了一种可形成密实EFP的大锥角喇叭罩。根据药型罩结构特点,分析了大锥角喇叭罩与传统弧锥结合罩和球缺罩在压垮过程中的区别和特点;运用LS-DYNA数值模拟软件,计算得到了大锥角喇叭罩的结构参数(虚拟罩高、喇叭曲率半径、圆弧曲率半径和罩厚)对EFP侵彻体速度、长度、密实度等成型参数的影响规律。结果表明,大锥角喇叭罩罩厚对侵彻体的影响主要体现在头部速度,虚拟罩高和圆弧曲率半径则决定了侵彻体长度及密实度,而喇叭曲率半径则主要影响侵彻体头部的成型状态;与传统弧锥结合罩和球缺罩形成的EFP相比,相同质量的大锥角喇叭罩形成的EFP在头部速度、长度、长径比及密实度等方面均具有一定优势,可将侵彻体密实度提高1~3.5倍,具有应用于EFP战斗部的潜力;其适用于较佳EFP成型时各结构参数的取值范围为:虚拟罩高0.14~0.16倍装药直径,喇叭曲率半径1.5倍装药直径以上,圆弧曲率半径0.4~0.8倍装药直径,罩厚0.04~0.045倍装药直径。

一种球锥结合药型罩石油射孔弹研究

设计了一种球锥结合药型罩石油射孔弹,在半球形主药型罩基础上增加了锥形前驱罩结构,利用ALE方法,模拟了药型罩材料为铜,锥角角度分别为30°、35°、40°、45°和50°时对其射流的速度和形状、射流头部速度和杵体质量的影响,并与半球形药型罩模拟结果进行对比。结果表明前驱罩锥角40°比锥角30°射流速度降低了26%,直径提高了8.1%,锥角40°比锥角50°射流速度提高了4.1%,直径降低了3.4%。前驱罩锥角为40°和50°的球锥形药型罩的射流头部速度比半球形药型罩分别提高了25%和20%,直径分别提高了2.6%和6.1%。试验结果与模拟结果大致相符,为大孔径、深穿孔石油射孔弹的设计开发提供了一定的参考。

锥角对具有PELE效应的EFP成型影响的数值仿真分析

为增强反轻型装甲目标弹药的毁伤能力,提出了一种内含低密度装填材料的变壁厚弧锥结合药型罩。使用有限元软件LS-DYNA分析了各锥角对爆炸成型弹丸(EFP)成型的影响规律和EFP对靶板的侵彻效应,拟合得到EFP成型参数曲线与EFP成型速度的曲线方程。结果表明,药型罩内锥角α_1取166°～170.2°,装填物内锥角α_2取160°～166°,装填物外锥角α_3取140°～152°,药型罩外锥角α_4取132°～140°时EFP成型速度较快、成型效果较好;α_3对EFP成型速度、长度与径向尺寸影响最大,α_1,对EFP中心厚度影响最大。基于研究结果对药型罩结构进行优化,优化后的药型罩能够形成具有明显横向效应增强型侵彻体(PELE)效应的EFP,在射入靶板时对其扩孔,并在穿透靶板后碎裂形成高速破片对目标内部进行二次毁伤。