有效射流结构模式的数值模拟

应用LS-DYNA程序及示踪点信息后处理方法,将典型小锥角药型罩沿母线方向分为4段,研究其微元在炸药爆炸驱动下的运动规律及有效射流结构模式。射流形成并稳定后,将罩质材料按速度大小分为6段,得到各段结构组成模式。结果表明,有效射流高速段由药型罩顶部材料组成,次高速段及中速段由罩中部及中下部材料组成,靠近罩底部约0.25倍罩高范围内的材料不形成射流,有效射流段为初始材料微元的管状分层分布形结构。

罩顶药高影响药型罩的射流转化特性

为了给射流形成机理的深入分析及高效聚能装药结构的研究提供参考,基于分段药型罩形成射流时的杵体水回收实验,应用非线性动力学有限元软件LS-DYNA及动态示踪点处理方法研究药型罩形成射流时的材料分配关系。在数值模拟与实验结果对比有较好一致性的前提下,重点研究了无壳装药结构罩顶药高对锥形药型罩形成射流时的材料分配规律。结果表明,罩顶药高在0.2~2.0倍装药直径范围内时,等壁厚锥形药型罩形成射流时的材料分配规律均为自顶向底成指数分布。装药高度增加时,药型罩壁厚方向有更多比例的材料形成射流,而在轴向方向的材料比例不受影响。罩顶药高大于1.6倍装药直径时,射流转化率及对钢靶板穿深增幅均不明显。

矩形射孔弹射流形成机理的微元法数值分析研究

对矩形射孔弹射流的形成过程及其侵彻靶板的过程进行数值仿真研究,并采用将药型罩进行微元划分的方法,研究药型罩微元的运动规律以及射流的有效结构,获得了射流的头部速度、纵向速度分布、射流的临界侵彻速度等一系列评估射流威力特性的重要参数。结果表明:对于45号钢质靶板,在射流对靶板进行侵彻的过程中,张角为60°的药型罩产生的有效射流为速度超过550 m/s以上的药型罩微元所形成的射流段;有效射流的高速段(v≥1300 m/s)由药型罩顶部材料组成,有效射流的中速段(1000 m/s≤v<1300 m/s)由药型罩的中部及中上部材料组成,沿药型罩母线方向靠近底部约0.2倍母线长度的材料不形成有效射流。

非晶合金药型罩的射流仿真及结构设计

采用Ls-dyna软件中的光滑粒子流体动力学(SPH)方法对非晶合金药型罩的射流成形进行数值仿真,侵彻仿真用软件中的多物质ALE算法和流固耦合,并进行试验验证。结果表明:72°锥角非晶合金药型罩的射流形态、性能更好,射流为连续性非凝聚态,锥角为72°,壁厚为2.5 mm的非晶合金药型罩穿深约为铜药型罩的86%,孔径约为铜药型罩的1.46倍,仿真结果与试验结果误差小于10%。药型罩中部对非晶合金射流成形和性能影响最大。根据非晶合金射流特征设计了一种新型药型罩结构,其侵彻45#钢穿深比锥形非晶合金药型罩提高约12%,达到相同锥角的锥形铜药型罩的穿深,孔径比铜药型罩高约44%,为非晶合金药型罩结构设计提供参考。