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。

钨锆钛活性破片对间隔靶的毁伤效应

为研究钨锆钛活性破片穿靶后的耦合毁伤机理,开展了钨锆钛活性破片侵彻6 mm Q235钢板和1.5 mm铝板组成的间隔靶的弹道枪实验,观察钢靶穿孔模式、后效铝靶的毁伤模式及活性破片侵彻间隔靶的高速摄像,结合活性破片冲击反应理论、能量守恒原理,计算靶板变形能,分析化学能和动能在耦合毁伤中的贡献占比。研究结果表明:活性破片着靶速度小于800 m/s时,钢靶塞块与破片碎片云在铝靶上造成隆起、侵坑、烧蚀破坏,着靶速度增大到1 187 m/s以上时,铝靶受前层钢靶塞块作用发生冲塞破坏,在碎片云的动能与化学能耦合毁伤作用下出现隆起、裂纹和花瓣翘曲;随着着靶速度的增大,后效靶毁伤面积与活性破片反应程度均呈增大趋势;化学能在耦合毁伤中的贡献度逐渐增大。

PTFE/Al活性破片碰撞三层间隔靶冲击响应行为

为研究PTFE/Al活性破片多次碰撞下冲击响应行为,开展了活性破片碰撞三层间隔铝靶实验并采用包含自定义状态方程的数值方法进行模拟,定量分析了活性破片冲击激活反应行为的时空分布与毁伤效应.结果表明,数值模拟中活性破片反应与空间分布情况与实验结果具有较好一致性,活性破片反应空间分布对中靶毁伤效果影响较大.中靶厚3.0 mm时,各碰撞速度下活性破片均主要于中靶前方发生反应;中靶的穿孔面积与隆起范围随着碰撞速度增加而增大,且靶板隆起范围远大于穿孔面积.中靶厚1.5 mm时,碰撞速度小于等于1100 m/s时活性破片主要于中靶后方发生反应,碰撞速度提升至1300 m/s后破片的主要反应位置转移至中靶前方;随着碰撞速度增加,中靶的穿孔面积呈先增大后减小趋势,隆起范围不断增加.

射流侵彻水夹层间隔靶的理论和实验研究

为得到聚能射流侵彻水夹层间隔靶规律,选取50 mm口径聚能装药对水夹层间隔靶(2 mm×4 mm钢靶板+100 mm水夹层)的侵彻过程进行了理论和实验研究。结合准定常侵彻理论和数学归纳法建立了射流侵彻水夹层间隔靶理论模型,得到了射流头部速度与侵彻距离之间的关系。为验证理论模型,用脉冲X光和计时仪获得了多个侵彻阶段的射流头部速度。通过模型分析了水夹层间隔靶结构对射流剩余头部速度的影响。结果表明:建立的理论模型正确,由其得到的射流穿过水夹层间隔靶后的剩余头部速度理论值与实验值平均误差为4.6%;当靶板厚度小于20 mm,且水夹层间隔小于150 mm时,水夹层间隔靶对射流头部速度的衰减效率较高。

间隔靶对射流侵彻影响的数值模拟和实验研究

对某聚能装药射流侵彻靶板的过程进行了数值模拟 ,得出其碰撞点附近应力分布与传统理论相符 ,侵彻深度与实验结果及工程计算结果基本相符 ;分别对该聚能装药侵彻连续靶和间隔靶的过程进行了数值模拟 ,数值模拟结果显示间隔靶的侵彻深度明显低于连续靶的侵彻深度 ,这说明侵彻开坑阶段的能耗侵深比远大于准定常阶段。为了验证间隔靶对射流侵彻的影响 ,用另一聚能装药分别对连续靶和间隔靶进行了侵彻实验 ,并排除了炸高的影响。实验结果也表明 ,间隔靶对射流侵彻的确存在着不利影响。

钢模拟爆炸成形弹丸(EFP)飞行特性及对大间隔靶的侵彻实验

为考察现有设计水平下 ,爆炸成形弹丸 EFP(Explosively Formed Projectiles)的飞行特性及侵彻威力 ,用 3 7火炮发射长径比为 1 .5的钢 EFP的模拟弹丸 ,其着靶速度在 1 .3 km左右 ,对大间隔的多层 A3薄钢靶板进行侵彻 ,弹丸贯穿了 5层靶 ,质量损失较小。利用高速摄影考察了 EFP在靶间的飞行姿态变化 ,分析了 EFP对多层大间隔靶侵彻的作用过程及其机理。实验结果和分析表明 ,所设计的 EFP具有较为理想的飞行稳定性 ,对多层间隔靶的侵彻能力强 ,为设计攻击舰艇等装甲目标的战斗部装药结构提供了较重要的参数。

间隔靶对射流侵彻能力影响极限的实验研究

利用实验方法对间隔靶影响射流侵彻能力的极限值进行了确定。通过实验,获得间隔靶间隔值与射流侵彻深度的关系曲线,得出间隔靶对射流侵彻能力的降低极限为5.5%左右,即当间隔靶间隔值为最不利于射流侵彻的间隔值时,每个间隙使射流的侵彻能力下降5.5%左右。通过对实验现象的观察,发现射流在间隔靶之间的飞溅是降低射流侵彻能力的一个主要因素。

高速碰撞中攻角对动能弹侵彻多层间隔靶能力的影响

为了能清楚地了解攻角对动能弹侵彻多层间隔靶能力的影响 ,采用LS DYNA3D动力有限元软件对有攻角条件下动能弹侵彻多层间隔靶进行了数值模拟研究 ,其模拟结果与实验结果的一致性较好 .研究表明 ,攻角对动能弹侵彻多层间隔靶的能力有一定影响 ,弹丸的侵彻能力随着攻角的增大而逐渐减小 ,速度越高这种变化趋势就越明显 ,但在攻角较小的情况下 。

模拟爆炸成形弹丸对大间隔靶的侵彻实验研究

为考察爆炸成形弹丸 (EFP)的飞行特性及侵彻威力 ,用火炮发射长径比为 1 5的钢EFP模拟弹丸 ,其着靶速度在 130 0m/s左右。对大间隔的多层A3薄钢靶板进行侵彻 ,利用高速摄影了EFP在靶间飞行姿态变化 ,对其侵彻过程及机理进行了分析 ,实验结果和分析表明 ,所设计的EFP具有较为理想的飞行稳定性 ,对多层间隔靶的侵彻能力强 ,为设计攻击舰艇等装甲目标的战斗部提供了较重要的参数。

弹丸斜侵彻多层金属间隔靶特性研究

通过对不同初速和着靶角度的弹丸侵彻多层金属靶的数值模拟以及仿真结果与试验的对比分析,得出了弹丸与间隔靶作用过程中的物理图像和时空演变规律.研究结果表明:随着弹丸对不同层的侵彻,弹丸速度呈台阶式下降,弹丸姿态随弹丸穿靶过程中速度的减小而改变加剧;弹丸速度快速下降的时空点对应于弹丸的过载峰值位置;弹丸速度的阶跃次数和过载峰值次数与弹丸侵彻靶板的层数相一致;随着着靶角度和弹丸初速的增加,弹靶作用过程中弹速、过载和攻角在对应位置上均呈增加趋势.

间隔靶板对破甲战斗部威力影响的数值模拟

为研究占据有效炸高的间隔靶板放置位置对破甲战斗部威力的影响,通过理论分析,研究了间隔靶板对破甲深度的影响。同时,利用ANSYS/LS_DYNA软件建立破甲战斗部模型及间隔靶板模型,并进行了一系列的数值模拟。数值模拟结果表明,间隔靶板的存在极大的降低了破甲战斗部的威力,而且间隔靶板材料的塑性强弱及其放置位置对射流性能都有影响,对于此类靶板应放置于90mm的位置附近以减小不利影响,为研究破甲战斗部破甲深度问题提供参考。

分层结构PELE侵彻多层间隔靶横向效应实验研究

为了研究不同弹丸结构和壳体材料对PELE横向效应的影响,通过实验方法,对比研究了常规结构、轴向分层结构和径向分层结构PELE(壳体材料均为钨合金)对多层间隔金属靶的毁伤效果。研究结果表明:轴向和径向分层结构PELE产生的破片数量较常规结构PELE分别提高了5.3%和84.2%,且其对第2层靶板的开孔尺寸分别提升了23%和16%,但是它们无法对后续靶板继续形成高效毁伤;故此,将分层结构PELE的壳体材料换成钨丝/锆基非晶复合材料,做进一步实验研究。实验结果发现:钨丝/锆基非晶复合材料的分层结构PELE对第2层靶板的开孔尺寸下降约10%,但是,对第3层、第4层靶板的破坏尺寸提升分别约90%~140%和25%~30%。结果表明:钨丝/锆基非晶复合材料与分层结构PELE相结合,可提升对多层间隔靶板的高效毁伤。

钨合金长杆弹斜侵彻间隔靶的数值仿真与试验

采用显式动力学分析软件LS-DYNA,对钨合金长杆弹斜侵彻三层间隔靶板的情形进行了数值仿真,并进行了试验验证。结果表明:试验数据与仿真结果吻合良好,子弹可对预定靶标实施有效毁伤。建立的仿真方法可用于指导长杆弹的优化设计、毁伤效果评估以及侵彻多层间隔靶相关问题的研究。

间隔介质对射流侵彻间隔靶影响的数值模拟

为了研究间隔介质对聚能射流侵彻间隔靶能力的影响,运用AUTODYN软件分别对射流侵彻水和空气介质间隔靶过程进行数值模拟。主要从侵彻过程中射流形态、间隔介质形态、射流头部速度三个方面出发,对模拟结果进行分析。首先与试验结果进行对比,验证了数值模拟分析的合理性和可靠性。然后通过分析数值模拟结果,得到射流头部速度随侵彻介质距离变化的拟合公式,并得出:射流头部速度在间隔靶水介质中衰减比空气介质中高17.6%,且金属射流速度愈低,相同距离水间隔介质对射流侵彻能力的衰减效果愈明显。

聚能射流对间隔靶板的侵彻深度模型及数值模拟研究

建立聚能装药射流垂直/斜侵彻间隔靶板的深度公式,完善聚能射流对间隔靶板的侵彻深度模型。并对其侵彻间隔钢靶板过程进行数值模拟,分析聚能射流和间隔钢靶板的形貌,说明间隔钢靶板法线与聚能射流夹角对射流干扰影响的基本规律,即夹角越大干扰效果越明显。当间隔钢靶板法线与聚能射流夹角为0°和60°时,聚能射流侵彻深度的理论和数值模拟结果基本一致,说明聚能射流侵彻间隔靶板的深度模型基本正确。

基于正交优化法的抗射流侵彻水夹层间隔靶结构优化

为了获得抗射流侵彻性能较优的水夹层间隔靶结构参数,采用正交优化法L9(33)正交表设计不同的试验方案,通过数值模拟对各试验方案进行计算,利用提出的防护综合性能评定指标对计算结果进行分析,确定钢靶板厚度t、水间隔距离d和水夹层数l三个结构参数对水夹层间隔靶抗射流侵彻性能的影响.结果表明:各因素影响水夹层间隔靶抗射流侵彻性能的主次排序为t>d>l,即靶板厚度为最重要的影响因素;钢靶板厚度t为2mm、水间隔距离d为100mm且水夹层数l为3层时是水夹层间隔靶结构最佳试验方案,其防护综合性能为2.537,与相同炸高下66mm厚的均质靶板防护能力相同.

钨球对多层LY12CZ硬铝间隔靶侵彻分析

提出一种基于损伤的球体冲击碰撞硬质目标的动态变形破裂模型，计算所得钨合金球体对LY12CZ硬铝间隔靶板正侵彻后球体最终变形状态、侵彻层数等与实验结果吻合较好。

钨锆铪合金活性破片对间隔靶耦合毁伤特性

为研究高强度、高密度钨锆铪活性合金破片在冲击加载下的化学能增强动能毁伤能力,开展弹道炮驱动破片对单层Q235钢板和钢板后加3层LY12薄铝板间隔靶的侵彻实验。采用高速摄影机拍摄破片侵彻钢板后的释能行为和对间隔靶的毁伤过程,测得钢板后碎片云区的形状和运动特征参数,得到碎云区对钢板后不同位置处间隔靶的毁伤面积和容积。研究结果表明:钨锆铪合金活性破片在高速侵彻钢板过程中,板前化学能耗极低,板后则形成类椭球状兼有动能和化学能的耦合能量区,该能量区对间隔靶的毁伤模式在激活点近场区以化学能增强动能毁伤为主,在远场区以动能毁伤为主;单枚直径9.5 mm破片对距钢板125 mm和360 mm位置处的间隔靶毁伤容积分别可达292.7 cm^(3)和331.5 cm^(3).

刚性钝头弹体正冲击GH4169间隔靶的消耗功分析

在380~680 m/s的弹体初速范围内,开展了直径8 mm钨球正冲击GH4169间隔靶实验,测得弹体初速、余速及靶板形貌,明显看出第1层板挠度较小,主要表现为剪切破坏,并产生了杯状挤凿块,第3层板挠度较大,主要表现为拉伸破坏。提出了间隔靶消耗功计算公式,结合剪切冲塞模型和建立的挤凿块速度模型计算了刚性钝头弹体冲击间隔靶中各层板的消耗功。结果表明,第2~3层板的单位面密度消耗功远高于相同面密度的第1层板,这与各层板的变形和失效形式密切相关。消耗功分析可用于定量描述间隔靶中各层板的抗侵彻性能。

不同Al粒径的PTFE/Al活性射流作用双层间隔靶的实验研究

为了获得采用不同铝(Al)粒径制备而成的聚四氟乙烯/铝(PTFE/Al)活性药型罩作用双层间隔靶的毁伤威力特性,采用模压烧结成型法制备了5种不同Al粒径(10,30,70,200μm,50/70μm)的PTFE/Al活性药型罩,并开展了相应的静爆威力实验。研究结果表明:随着Al粒径从10μm增加到200μm时,活性射流对钢靶和铝靶的破孔面积、等效破裂孔直径、破孔隆起高度以及形成的破坏区域体积均呈现减小趋势,当Al粒径为10μm时破坏钢靶的毁伤参量为S_(Steel)=0.4 CD(装药直径)、hAl=0.48 CD、V_(Steel)=420 cm3,破坏铝靶的毁伤参量为SAl=3.8 CD、hAl=1.72 CD、VAl=2280 cm^(3)。采用50 nm/70μm级配Al粒径的PTFE/Al活性射流对钢靶的穿孔效果显著提高,等效破裂孔直径d_(Steel)=0.59 CD。结合实验相关数据拟合得到了活性射流对后效铝靶的爆裂毁伤效应分析模型。