影响环形聚能装药侵彻能力的单因素分析及正交优化设计

针对环形聚能装药不同于传统聚能装药的成型和侵彻规律,首先,开展了药型罩锥角、药型罩厚度、装药高度及炸高4个因素对环形聚能装药侵彻能力的影响规律的单因素分析;然后,对环形聚能装药的结构进行了多变量联合正交优化,得到了4个因素的最佳参数组合,并给出了各因素影响环形聚能装药侵彻能力的主次顺序。研究结果表明,在各因素取值范围内,药型罩锥角对侵彻深度的影响最显著,而药型罩厚度、装药高度及炸高的影响相对较小。在此基础上,对药型罩锥角进一步优化,最终优化方案的侵彻深度可达0.94倍药型罩口径,与初始方案相比,提高约43%。

环形及线形聚能装药侵彻体对长杆式穿甲弹穿甲过程干扰的试验和数值模拟

为进一步提高聚能型爆炸反应装甲防护性能,增强坦克在战场上的生存能力,设计一种以环形聚能装药结构为基本结构的新型爆炸反应装甲,来拦截高速长杆式穿甲弹(简称长杆弹)。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对环形爆炸成型结构干扰钨合金长杆弹穿甲过程进行数值模拟,分析了环形爆炸成型侵彻体成型过程及干扰长杆弹穿甲过程机理。在相同条件下,与线形爆炸侵彻体干扰长杆弹穿甲过程进行了对比。结果表明:环形聚能装药结构爆炸成型侵彻体具备更高的防御性能,长杆弹有效侵彻深度与线形装药结构相比降低32.5%,弹坑长度增加10.4%,且在环形爆炸侵彻体干扰下长杆弹弹杆断裂、偏航;模拟结果与试验结果吻合良好。

环形向内切割聚能装药射流成型性能研究

为了研究环形向内切割聚能装药射流成型过程的特点和规律,运用ANSYS/LS-DYNA程序进行了聚能装药的三维数值模拟,获得了不同起爆方式下典型时刻(4,10,22,25,26,44μs)射流的成型图片、射流速度梯度分布曲线和射流最大速度时程曲线。结果表明,起爆点数量及其同步性对环形聚能装药的射流成型性能有较大的影响。整圆2点、4点和8点对称同步起爆时,射流形状分别为"内跑道状外椭圆形"、"内外均近似正方形"和"内车轮状外近似八边形",射流的成型性能随着起爆点数量的增加逐渐变好,最终接近于圆环形。整圆2点、4点以及8点对称同步起爆时,起爆点断面处的射流速度随时间变化规律基本一致,且射流最大速度出现的时刻都是10μs。射流头部在环形对称轴处会发生二次碰撞现象,显著改变了新形成的射流方向,使其沿着圆环的轴线方向运动。起爆方式不同,出现二次碰撞的时刻也不同,随着起爆点数量的增加,射流头部再次碰撞的时间逐渐从43μs提前至36μs。

截顶组合式环形装药结构设计与优化

为提升环形聚能射流的侵彻深度,参考超聚能射流原理设计了一种截顶组合式环形聚能装药结构。用有限元仿真软件Autodyn分别对组合式药型罩及锥形罩的环形射流成型过程进行数值模拟。结果表明:相较于锥形罩形成的射流,组合式药型罩环形射流的头部速度更快,且药型罩利用率更高。用正交优化方法对装药结构参数进行优化得出,主药型罩壁厚为8 mm、辅助药型罩壁厚为6 mm、药型罩截顶比例为0.1、主药型罩锥角为70°时射流侵彻能力最佳。优化后的截顶组合式环形药型罩形成的射流侵彻深度相比于锥形罩提升了7.39%。

基于BP神经网络和遗传算法的环形药型罩优化

环形聚能装药相比传统的聚能装药具有侵彻口径大的优势,为了得到可以形成稳定的环形聚能射流的最优环形药型罩结构,提出了一种将数值模拟结果与BP神经网络相结合,并通过遗传算法对环形药型罩进行优化设计的方法。首先,利用正交试验法对环形药型罩进行方案设计,得到各因素对环形聚能射流稳定性的重要程度,其次利用LS-DYNA软件进行数值模拟得到最初的样本数据,然后通过MATLAB软件拟合出神经网络训练所需的样本数据,接着将环形药型罩结构参数作为BP神经网络的输入,射流头部速度、射流横向速度、射流长度分别作为输出进行训练,同时将测试值作为适应度,最后结合遗传算法选择最优的环形药型罩结构参数。研究结果表明:影响环形聚能射流成形的主要因素是药型罩口径和锥顶角,次要因素为药型罩罩顶厚、内罩偏移量和外罩偏移量;当药型罩罩顶高为0.81 mm,药型罩口径为15.43 mm,罩顶角为61.89°,内罩偏移量为11.38%,外罩偏移量为14.36%时所形成的环形射流形态比正交实验所得环形聚能射流更好。

聚能切割在钢结构建筑拆除中的应用研究

传统的建筑爆破拆除技术肯定不能满足钢结构建筑拆除的需要,亟待需要找到一种新的拆除方法来解决这个问题。本文通过对聚能切割技术原理的介绍及在多领域中的应用,探讨了该原理在钢结构建筑拆除中的应用前景。由于聚能切割技术具有高效、操作方便、安全可靠和不受环境限制等,所以聚能切割在钢结构建筑拆除中必将有很广阔的应用。