应用于多层靶准等熵压缩实验的反积分方法

针对磁驱动和激光驱动准等熵压缩实验物理中多层结构靶设计和实验数据处理的需求,在反积分处理方法的基础上,提出了多层靶的层间传递方法,实现了多层靶内加载历史的反演计算。通过正、反积分数值实验以及激光驱动实验的正、反计算,验证了多层靶中反积分数据处理方法的有效性,在绝大部分计算范围内,多层靶的反积分处理精度可以达到1%以内。利用反积分方法开展了多层靶物理实验的波形设计,并分析了不同厚度胶层的多层靶对斜波加载实验的影响。

不同内核材料PELE弹丸对多层靶穿甲实验研究

为确定内核材料对PELE弹丸横向效应的影响,进行了内装聚乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氨酯材料的横向效应弹丸(PELE)对4层间隔靶的侵彻试验,获得了不同方案PELE弹对主靶的穿孔孔径、间隔后效靶面的破片分布.实验结果表明,聚四氟乙烯作内核材料的PELE弹穿靶后形成的破片数和飞散角明显大于其它材料;PELE弹穿靶后形成的破片飞散角在主靶有一定斜置角时增大.

低速弹体贯穿钢筋混凝土多层靶的破坏特性

为获取大尺寸弹体对4层钢筋混凝土薄靶的贯穿破坏特性,开展了实验与仿真研究。以300 mm口径平衡炮作为发射平台,驱动280 kg截卵形弹体以337 m/s低速正贯穿4层抗压强度为41.8 MPa的钢筋混凝土薄靶,发现靶板破坏区域由锥形前坑区和后坑区组成。在此基础上建立了弹体正贯穿钢筋混凝土薄靶的破坏模型,并对破坏特性相关因素进行了分析。建立了有限元数值仿真模型,采用有限元分析软件LS-DYNA对整个贯穿过程进行了计算。将数值仿真结果与实验结果进行了对比,结果表明:速度及动能消耗最大误差分别为0.82%和6.21%,一致性较好;建立的数值仿真模型可用于弹体对多层靶侵彻能力的预估。

弹头形状对侵彻多层靶弹道的影响

为了提高侵彻弹斜侵彻多层混凝土靶过程弹道稳定性,提出了头部刻槽形弹体结构和尖卵形弹体结构设计。基于LS‑DYNA软件开展数值模拟计算,并进行了两种弹体侵彻10层混凝土靶试验。研究表明:在侵彻单层混凝土薄靶的过程中,随初始攻角增大弹体姿态偏转角度增大,刻槽形弹体相对尖卵形弹体姿态偏转相对较小。对比侵彻10层混凝土靶试验结果,刻槽形弹体相对尖卵形弹体可显著减少弹体偏转姿态,具有较好的侵彻弹道稳定性。

多层靶不同运动状态对高速球形弹侵彻的影响

为了研究多层靶运动状态对高速球形弹侵彻性能的影响,应用ANSYS/LS-DYNA软件,通过数值模拟建立了高速球形弹对多层薄靶板的侵彻模型;对不同运动状态下球形弹多角度侵彻多层薄靶板与静态单层同质量薄靶板的干扰效果进行了对比;得出靶板在静止时,等厚多层靶比单层靶的防护效果要好;水平负方向运动时的防护效果会低于正向运动,且随着入射角的增大而增大;当爆炸飞板法向高速飞行时,对球形弹的防御效果随倾角的不同呈现不同的规律。

高速粒子撞击作用下LF6合金多层靶结构防护能力研究

针对总厚度为 4mm的LF6合金双层靶和总厚度为 2mm的三层靶进行了直径为 2mm ,速度分别为5 .8和 7.2km/s的GCr15粒子撞击试验 ,并对双层靶进行了不同前靶厚度和靶间距的撞击试验 .试验结果表明 :与同样碰撞条件下半无限体靶上产生的破坏情况相比 ,多层靶被击穿的总厚度远小于半无限体靶上形成的弹坑深度 .采用多层靶结构可显著提高材料的抗高速粒子撞击能力 ,并大大降低航天器抗高速粒子撞击的防护结构的重量 .结构的层数越多 ,防护性能越好 .在满足防高速粒子击穿的条件下 ,为减小航天器多层防护结构的体积 ,靶间距一般可取为粒子直径的 2 5倍左右 .

激光多层靶的研制

文章简述了Ｃｕ（或Ａｎ）－Ｆｏｒｍｖａｒ－Ａｌ－Ｆｏｒｍｖａｒ多层靶的制备工艺。其工艺过程是：先在载玻片上蒸镀Ｃｕ（或Ａｕ），再涂Ｆｏｒｍｖａｒ膜，脱膜装靶后再蒸镀Ａｌ。由于Ｆｏｒｍｖａｒ只受一次热蒸发，制备出了平整度满足要求的激光多层靶。

小型侵爆战斗部毁伤多层靶板威力分析与仿真

通过分析弹靶结构,优选可靠的分析方法,对小型半穿甲侵爆战斗部毁伤多层靶板目标的威力进行了理论计算,并利用AUTODYN-2D计算软件,建立了最优化数学模型,对侵彻与爆炸成坑过程进行了分段数值仿真,并与相关实弹数据进行比较,各组数据均显示该种结构的侵爆战斗部在特定弹目交汇条件下,弹体强度满足要求不会产生明显变形,峰值过载不超过装药应力安全限,而且爆破中心位置理想,毁伤效果满足战术指标要求,仿真结果具有较高的可信度,可为同类战斗部的方案设计提供参考。

分段PELE弹体冲击多层靶板数值分析

为了实现侵彻体对多层靶板的高效毁伤,采用数值模拟方法研究了分段式横向效应增强体(PELE)对4层金属靶的侵彻效应,获得了弹体侵彻速度和靶板厚度对弹体终点效应的影响。结果表明,分段PELE弹侵彻4层靶的靶后效果优于普通PELE弹。与金属杆相比,分段PELE弹侵彻多层靶后的弹孔直径更大。弹丸贯穿各层靶板后壳体的径向速度峰值随着靶板厚度的增加而增大,而壳体破碎长度并不随之线性变化。提高弹丸侵彻速度时,弹丸穿过第1层靶板后壳体破碎长度的变化趋势与径向速度峰值的变化相似,穿过第2层和第3层靶板后壳体破碎长度和径向速度峰值在侵彻速度为1.4km/s时达到极大值,随后下降,而穿过第4层靶板后壳体破碎长度和径向速度峰值随着初速度的增加而增大。

真空蒸发法制备自支撑多层靶

采用真空蒸发技术制备核物理实验用 Ｃ＋ Ｐｂ＋ Ｎｉ、 Ｃ＋ Ｐｂ＋ Ｃｏ、 Ｃ＋ Ｐｂ＋ Ｓ＋ Ａｌ多层自支撑靶膜。实验选定以１ ％ 肥皂液作解离剂，视不同蒸发元素，选择形状与尺寸适宜的蒸发舟。 Ｃ、 Ｐｂ、 Ｎｉ、 Ｃｏ、 Ｓ、 Ａｌ膜的质量厚度分别为１０～１５、约１００、３０～６０、３０～６０、３０～５０ 和 １０ μｇ·ｃｍ － ２。制备出的膜层平展，薄而均匀，无针孔。

复合结构弹头对多层靶的侵彻效能研究

为改善斜侵彻多层靶情况下弹丸的弹道稳定性,设计一种多层复合结构弹头。运用ansys/ls-dyna对复合结构弹头斜侵彻多层靶进行数值模拟,分析弹头结构不同材料组合对弹体剩余动能和弹道稳定性的影响。结果表明:在20°着角下,设计的多层结构弹头具有自砺性;2层和3层结构弹头在弹道稳定性和质量损耗上均明显优于制式弹;设计的多层结构弹头最优方案为2层合金钢结构弹头。该研究可为穿甲弹头结构设计以及小口径枪弹与多层靶的斜侵彻弹道分析提供参考。

高速模拟钢质弹丸侵彻多层靶仿真

利用显式动力有限元程序对用 37火炮发射的着靶速 1 30 0 m/s左右钢弹侵彻大间隔多层 A3薄钢靶板的过程进行了数值模拟 ,分析了弹速、弹重、弹形等影响因素对侵彻过程的作用规律 ,计算结果和实验结果得到了较好的吻合。研究表明 ,弹丸的比动能是衡量弹丸侵彻能力的重要参数 ,在一定的弹丸速度范围内 ,当弹靶材料和靶板结构固定时 ,弹丸的侵彻能力是由弹丸的比动能所决定的。

俯仰角速度对弹丸侵彻多层靶弹道影响

针对俯仰角速度对弹丸侵彻多层靶弹道的影响问题,在分析大量文献数据与数值模拟数据基础上,采用LS⁃DYNA有限元软件,开展了考虑/不考虑俯仰角速度条件下弹丸侵彻多层靶数值模拟,对比了着靶时间、着靶速度、着靶点偏移、攻角、着角、引信过载等数据,结果显示考虑俯仰角速度下的数值模拟结果与试验更吻合。基于此,模拟分析了不同大小、方向俯仰角速度对弹丸侵彻多层钢筋混凝土靶弹道的影响,结果表明同等大小情况正向俯仰角速度比负向俯仰角速度对弹道影响更大,且为确保弹丸在目标建筑物内爆轰,其俯仰角速度大小、方向须控制在-627°·s^(-1)~427°·s^(-1)之间。

大锥角聚能装药射流形成及对多层靶侵彻的数值模拟研究

运用改进的网格线示踪点法MOCL(MarkOnCellLine)二维多流体欧拉程序 ,对大锥角聚能装药射流的形成及侵彻多层金属靶的全过程进行了数值模拟研究 ,计算结果与试验结果较吻合。这种连贯性的模拟能力避免了数值计算中对射流的许多人为假定。计算和试验结果表明 ,该聚能装药所形成的射流质量约占整个药型罩质量的 32 % ,兼有聚能射流和爆炸成型弹丸的特点 。

动能贯穿混凝土多层靶标加速度信号失真修复

通过对动能贯穿混凝土多层靶标实验随弹加速度计实测的加速度信号失真情况分析,辨识出零点漂移误差是影响积分算法的最主要误差因素,灵敏度变化的影响相对较小。零点漂移误差可通过自由飞行段加速度计输出进行补偿。而灵敏度误差则可利用实测的入靶速度作为膛内加速过载段积分的速度参考值进行补偿。给出5种冲击加速度误差补偿方案。在对贯穿前零偏误差和传感器灵敏度误差同时进行补偿后,其解算结果最优。弹体刚性加速度的一次积分与二次积分分别与实测的出靶速度和实际位移保持较好的一致性,相对误差分别为-2.7%和0.2%。

真空热预处理在平板摄像管CdSe多层靶面制作中的作用

为了研制用于真空微电子平板摄像管(FPC)的具有高感光度的CdSe多层光导材料,发展了包括真空热预处理(VHPT)和非真空热后处理(NAHT)在内的新型热处理工艺。重新装配的蒸发设备和具有结晶和氧化功能的新型炉具满足两种热处理工艺并同其他工艺一起可制造出新的高性能的CdSe多层光导靶。实验结果表明,CdSe多层光导靶的灵敏度提高,而清晰度(分辨率)保持不变,介绍了与VHPT工艺有关的实验结果。

加强筋位置对半穿甲战斗部侵彻多层钢靶性能影响研究

为了研究加强筋位置对半穿甲战斗部侵彻多层钢靶性能的影响,通过试验及数值仿真,研究了加强筋在弹体轴向不同位置处的2种半穿甲战斗部,以一定速度(710 m/s)、着角(20°)侵彻8层钢靶的弹道偏转、弹孔尺寸、余速的差异。研究结果表明:加强筋位置由弹尖向质心位置逼近时弹道偏转角减小、弹孔长轴减小、穿甲能力提升;弹道偏转角增量与靶间距呈正相关关系;弹道偏转角、侵彻余速、弹头侵蚀量及弹孔仿真结果与试验实测值最大偏差为8.82%,仿真与试验结果符合较好。研究结果可为半穿甲战斗部方案设计提供参考。

活性复合射流侵彻多层间隔靶毁伤行为

为研究活性复合罩聚能装药对目标靶后毁伤效应,开展活性复合射流作用多层间隔靶侵彻与爆炸联合毁伤性能研究。采用实验、数值模拟和理论相结合的方法,对活性复合射流侵彻多层间隔靶的毁伤行为及机理进行探究。实验结果表明,对于给定的活性复合罩聚能装药结构,与活性-铜射流相比,活性-钛射流在钢锭上形成的侵孔直径更大,穿透一定厚度钢靶后可造成后效间隔铝板严重变形甚至撕裂。基于活性复合射流对多层间隔靶的侵爆时序联合毁伤行为,建立后效铝板爆裂毁伤分析模型。仿真结果表明:铝板上的破裂孔面积与随进活性材料有效质量和动能侵孔半径均呈正相关,但二者中活性材料有效质量对其影响更显著;基于实验和数值模拟所获取的经验参数,模型可进一步预测不同活性材料有效质量、动能侵孔和靶板厚度下后效铝板爆裂毁伤面积。

球形含能结构材料弹体超高速撞击多层薄钢靶的毁伤特性

为研究含能结构材料对多层薄钢靶的超高速毁伤特性,利用二级轻气炮开展了PTFE/Al基和Al基全金属两种含能结构材料超高速撞击多层钢靶的典型毁伤模式研究,得到了材料类型和侵彻速度对毁伤效应的影响。研究结果表明,相比于惰性金属材料,两种含能结构材料对多层薄钢靶均具有明显的靶后横向毁伤增强效应,能够对第二层靶板产生大破孔的毁伤效果,破孔孔径可达弹径的4倍以上。基于AUTODYN数值仿真软件开展了含能结构材料参数有效性验证和含能弹体不同侵彻速度下毁伤效果的数值仿真,结果显示J-C强度模型联合Lee-Tarver三项式点火反应模型和J-C强度模型联合Shock状态方程分别能够较好地描述PTFE/Al基和Al基全金属含能结构材料对多层薄钢靶的破孔毁伤特性。此外,材料释能机制的差异使得提高侵彻速度对提升PTFE/Al基含能结构材料的毁伤效果的作用有限,但能够明显提升Al基全金属含能结构材料对多层钢靶板的毁伤效果。

撞击姿态对构型弹体非正侵彻多层间隔钢靶弹道特性的影响规律

为深入认识构型弹体非正侵彻多层间隔靶板的弹道偏转规律,结合数值模拟和理论分析,研究了构型弹体在不同撞击姿态下侵彻多层间隔钢靶的弹道特性,其中引入弹体侧向接触力和侧向偏转力矩等参量,着重分析撞击着角和攻角对弹道特性的影响规律。结果表明:构型弹体非正侵彻过程中,在纵向发生阶梯式速度衰减,但变化较小;同时,由于穿靶过程中受到侧向接触力及其偏转力矩的作用,在侧向产生显著弹道偏转。撞击着角决定弹体所受外载荷的非对称程度,着角越大,弹体偏转越严重;撞击攻角则主要影响弹肩穿靶时的径向速度和弹尾穿靶时的触靶位置,二者共同影响弹道轨迹,因而存在使弹体偏转程度发生转折的临界攻角。相比于侵彻单层靶,构型弹体非正侵彻多层间隔靶板的显著特点为弹道偏转存在累积效应,且侵彻前一靶板的弹道偏转情况显著影响到侵彻后一靶板时的弹靶作用特征,进而导致弹道偏转与弹靶接触力互相耦合。相关研究对预测构型弹体侵彻多层间隔靶板性能、优化弹体构型和撞击姿态等具有较好的指导价值。