复合药型罩EFP的形成及数值模拟

设计了两种可形成复合EFP的复合药型罩装药结构,即内层等壁厚、外层变壁厚以及内层变壁厚、外层等壁厚的复合药型罩。通过数值模拟及破甲毁伤实验,对复合EFP的形成和透靶毁伤效果进行了研究。结果表明,两种装药结构都可以形成复合EFP。与内层等壁厚、外层变壁厚组成的复合药型罩相比,内层变壁厚、外层等壁厚形成的药型罩效果更好,其后效毁伤区域更大。与单层EFP相比,复合药型罩形成的EFP对目标的毁伤后效效果更好。

尼龙-铜复合药型罩射流成形的仿真研究

为研究尼龙-铜复合药型罩的射流成形,应用AUTODYN软件进行数值模拟。设计铜药型罩聚能装药和铝-铜复合药型罩聚能装药作为对照,通过分析比较得到尼龙-铜复合药型罩具有优良的声阻抗匹配特性,较铝-铜复合药型罩更容易获得较大的爆轰波透射能量,相应地提高了其射流头部速度。

铜铝复合药型罩厚度比的数值模拟研究

研究了材料廉价易得、制作工艺简单的铜铝双层复合药型罩,通过波阻抗匹配理论确定了铝铜厚度比值下限为1.33。利用AUTODYN软件对不同结构药型罩进行计算机模拟试验,发现铜铝厚度比为1∶1.5时铜铝双层复合药型罩射流性能最优,相比单层铜药型罩,射流头部速度提高了14.75%,0.05ms时射流长度提高了19.45%。本研究可以为工程应用提供参考。

铝铜厚度比对复合药型罩侵彻能力影响的计算研究

为了将复合聚能罩从兵工领域引入到民用爆破工程,基于工业用火工品特点,研究了材料廉价易得、制作工艺简单的定厚度比铝铜双层复合药型罩。制作时,在炸药与铜罩(内层罩)之间配置一层阻抗低于铜的铝罩(外层罩),便能提高炸药能量利用率。通过数值模拟计算了不同铝铜厚度比射流的侵彻过程,发现射流头部速度随铝铜厚度比提升而增加,而侵彻深度随铝铜厚度比的增加呈先增后降的趋势,铝铜厚度比为3时获得最佳侵彻深度。铝铜厚度比小于5时,侵彻孔径变化较小。

钢/铝/钢复合药型罩形成毁伤元数值模拟研究

为提高战斗部毁伤能力,设计一种钢/铝/钢复合变壁厚球缺型药型罩战斗部,运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟药型罩材料为钢、铝以及钢/铝/钢时毁伤元的成型状态,比较3种不同毁伤元对30 mm装甲钢靶板的毁伤效果,研究曲率半径对EFP性能的影响。结果表明:铝材药型罩形成的杆式侵彻体速度与长径比最大,钢材药型罩形成的EFP速度与长径比均很小,而钢/铝/钢复合药型罩形成的EFP速度、长径比均介于纯铝、纯钢之间;纯铝、纯钢药型罩形成的毁伤元对靶板的侵彻孔径随侵彻深度的增加而减小,而钢/铝/钢复合药型罩形成的EFP对靶板的侵彻效果较好,能够产生横向效应,且随着药型罩曲率半径逐渐增大,复合EFP的横向效应越明显,速度与长径比也逐渐增大。

W-Cu复合药型罩EFP的形成及其聚能破甲效应研究

为研究不同结构药型罩形成EFP对目标的侵彻效果,设计3种可形成复合EFP的复合药型罩装药结构,即内罩为铜、外罩为钨以及内罩为钨、外罩为铜的复合药型罩,以及爆炸压实W-Cu纳米合金药型罩,并对比分析了三者的优缺点。通过数值模拟复合EFP的形成和对比分析透靶毁伤效果。结果表明:与钨外铜内药型罩相比,钨内铜外药型罩形成的EFP侵彻效果更好,但二者由于墩粗现象,均不如W-Cu纳米合金药型罩侵彻更加稳定。合理调整药型罩材料有助于改善EFP性能,在工程上有一定的指导意义。

超聚能-球缺复合药型罩形成侵彻体的数值模拟

提出了一种超聚能-球缺复合药型罩。在考虑静水压力的情况下,采用LS-DYNA软件分别数值仿真了超聚能药型罩、球缺罩以及超聚能-球缺复合药型罩对水夹层复合靶结构的毁伤效应。结果表明:超聚能药型罩形成的毁伤元虽然可以穿透双层靶,但对于第二层靶板开孔较小,开孔直径只有0.3D左右;球缺罩形成的EFP在水介质的阻力作用下无法穿透第二层靶板;超聚能-球缺复合药型罩形成的双毁伤元穿透了第二层靶板,并且开孔直径达到0.6D左右。

激光熔覆制备TC4基复合药型罩材料的力学性能

为了提高TC4药型罩的侵彻性能,将激光熔覆制备工艺用于TC4复合药型罩材料的制备。选用TA15+30%(质量分数,下同)TiC粉、TA15+20%Cr_3C_2粉和TA15+15%B_4C粉作为TC4基体的熔覆材料。采用XRD、扫描电镜和显微硬度测试、准静态压缩实验、SHPB动态压缩实验以及3点弯曲实验方法,研究熔覆层与基体界面处微观形貌、熔覆层硬度变化情况以及3种复合材料的力学性能。结果表明:TC4基体与3种材料都能形成完全冶金结合,TC4-(TA15+TiC),TC4-(TA15+Cr_3C_2)和TC4-(TA15+B_4C)材料的强度均高于TC4基体材料,塑性略差;TC4-(TA15+TiC),TC4-(TA15+Cr_3C_2)材料的抗弯强度分别为168 MPa,101 MPa,均高于TC4基体材料的45 MPa。

复合药型罩射流侵彻钢靶的影响参数研究

利用autodyn有限元软件,在中心带孔的复合药型罩基础上进行对聚能射流的数值模拟分析。通过数值仿真模拟重点分析了药型罩参数:药型罩锥角、药型罩壁厚、中心孔径等对射流侵彻钢靶效应的影响规律。研究结果表明:这三个参数对侵彻效应的影响都比较大,随着锥角变大,射流速度降低,侵彻的深度降低,但侵彻孔径变大;药型罩壁厚增加也降低侵彻深度,增大侵彻孔径;而中心孔径存在于一个最佳值,使得侵彻深度和孔径都较大。

不同厚度比环形复合药型罩射流成型研究

环形聚能装药中采用单层药型罩形成的射流容易偏斜和飞散,拉伸成型性能差,影响射流的侵彻性能。双层罩射流中外罩材料形成的杵状物对内层射流起包覆作用,内层射流不易发生偏斜。为了研究双层药型罩形成的环形射流、外罩顶端开口以及不同外内罩厚度比例对射流的影响,使用LS-DYNA有限元仿真软件开展数值模拟研究。对比单/双层罩射流侵彻铝-钢双层靶的试验结果发现,双层罩射流对钢靶的有效切割深度较单层罩提高了21.4%,通过选取适当的药型罩结构及材料设计双层药型罩聚能射流能够获得侵彻性能优于单层药型罩的射流。

隔板对喇叭形铜铝复合药型罩射流性能的影响

为了提高药型罩材料利用率,设计了一种外层为铝内层为铜的截顶喇叭形复合药型罩,利用动力学仿真软件AUTODYN-2D和正为交优化对该新型药型罩结构进行了研究。结果表明:该结构的射流头部速度相比传统锥形药型罩提高了23.6%;当隔板厚度取0.2倍口径,直径取0.8倍口径,顶部锥角为10°,以及隔板距离药型罩顶部10 mm时射流综合性能最好;研究结果为新型破甲装药结构研究提供了一种新的选择,在反装甲弹药战斗部领域具有良好的应用前景。

平顶尺寸与起爆环半径对复合药型罩形成射流的影响

为研究复合药型罩平顶尺寸与起爆环半径对射流头部速度及成形的影响,对不同平顶尺寸和起爆环半径的铜-铝复合药型罩进行数值模拟。利用AUTODYN-2D模拟药型罩的变形和射流的形成及断裂的过程,仿真平顶尺寸对射流的影响、起爆环大小对双层药型罩形成射流的影响、平顶尺寸与起爆环半径对射流成形的影响,并分析外罩挤破内罩状况。结果表明:小起爆环半径时,药型罩平顶尺寸越小,射流头部速度越高;大起爆环半径时,较大的平顶尺寸可获得较高的射流头部速度,平顶尺寸增加到装药口径20%左右时,成形中会出现内罩挤破外罩的现象。

复合药型罩的研究进展

概述了近年来空心装药战斗部复合药型罩的研究进展，明确了复合药型罩这一概念的基本含义，简述了破甲弹药型罩的材料性能与作用之间的关系。在此基础上讨论了传统单金属药型罩存在的一些弊端，描述了先进的复合药型罩是克服这些弊端的较好方法，展望了复合药型罩的发展前景，并在分析了各种先进药型罩材料及制造技术的基础上，探讨了制造复合药型罩的几个可行的技术途径，最后给出了如何发展复合药型罩的几点建议。

双层复合线型药型罩侵彻靶板的数值分析

为了提高装甲防护能力,在双金属复合线型药型罩的基础上设计内罩(不接触炸药)与外罩(接触炸药)壁厚比为1:1的双层结构。应用LS-DYNA 3D软件,采用多物质ALE方法,对内铝外铜、内铜外铝、内铁外铜、内铜外铁、内铜外铜(单金属对比组)5种分配情况进行数值仿真计算。在药型罩结构、炸药装药量、炸高相同的情况下,对比不同情况下射流形态及断裂状况,射流在半无限靶上的剩余穿深及开孔大小。分析结果表明:内铜外铝组的射流形态及侵彻开坑效果最好,可为双金属复合线型药型罩的优化和设计提供参考。

活性复合罩聚能装药侵彻增强行为

为解决传统高聚物基活性罩聚能装药侵彻深度严重不足这一瓶颈性问题,提出了一种活性-铜复合罩聚能装药结构,并采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了活性-铜罩射流成形及侵彻钢靶增强行为.仿真表明,内层铜罩主要形成高速前驱射流首先侵彻钢靶,活性材料外罩大部分形成杵体且可以随进侵孔内部.实验结果表明,与传统单一活性射流相比,活性-铜射流对钢靶造成的侵深更大,且侵彻性能与进入侵孔内的活性材料质量显著受炸高影响.实验与仿真对比表明,活性材料的爆燃反应会导致侵彻过程提前终止,可能的机理是其化学反应在侵孔内会形成超压,造成铜射流严重失稳,致使剩余射流无法再继续侵彻.

铝铜药型罩射流与侵彻数值模拟

为提高射流侵彻性能,根据聚能射流装置的射流形成特点,设计了爆炸复合铝铜金属体 作为药型罩的聚能射流装置。此装置依据已有的锥角为42°的聚能装药紫铜药型罩改进而来。利用 LS-DYNA 软件中的MMALE 多物质算法,对此装置的射流形成、侵彻金属靶体全过程进行数值模拟。 在保持装药量不变的情况下,计算了当铝铜药型罩锥角分别为 36°、38°、40°和 42°时的射流形成 及侵彻过程。结果表明:射流头部速度随着铝铜药型罩锥角的减小而增大;且锥角为 38°时射流 穿深最大。相比单纯金属铜药型罩情况,射流头部速度提高了 13.2%,侵彻深度提高了 14.5%。

不同外罩材料双层药型罩射流成型研究

环形聚能装药结构中,单层罩射流容易偏斜和飞散,不利于射流拉伸成型,最终影响射流的侵彻性能,双层罩射流中外罩材料形成的杵状物对内层射流起包覆作用,使得内层射流不易发生偏斜。为了研究双层药型罩形成的环形射流成型性能,设计三种不同材料组合的双层药型罩,即钢-紫铜、铝-紫铜和钨-紫铜,使用LS-DYNA有限元仿真软件开展相应的数值模拟研究。数值计算结果表明,外罩为铝罩的双层药型罩形成的射流具有良好的拉伸成型性能,较高的头部速度同时不易断裂。最终发现,具有合适结构和外罩材料的双层药型罩形成的环形射流侵彻性能优于单层罩射流。

一种新型石油射孔弹的数值模拟分析

为了提高油气井的产量及保护油气层,需要对射孔弹的设计理论及射孔机理进行大量的研究与分析,从而设计出一系列针对不同岩层,能够达到不同射孔要求的射孔弹。根据已有的射孔弹壳体要求,设计了一种由两层药型罩组合而成的新型双层复合罩。这种新型药型罩是由一个主装药和两个药型罩组成,应用Truegrid建立有限元模型,对不同药型罩模型进行数值分析,比较两种不同模型金属射流参数,为新型石油射孔弹的设计提供有力依据。