基于有限元结果的爆震弹破片飞散模型及仿真

为了获得爆震弹各自然破片完整的飞散轨迹及速度位移曲线,以有限元LS-DYNA仿真结果为初始条件,根据空气动力学原理建立了破片飞散模型。基于Matlab平台编写了同一破片单元搜索算法及数据接口,并采用四阶五阶Runge-Kutta算法及三次样条插值对飞散模型进行仿真求解,得到了各破片的速度位移曲线、质量分布及最远飞散距离。结果表明,大于0.1g的仿真破片在1m^3m范围内速度值与试验吻合较好,且满足速度指数衰减规律;仿真破片质量分布与试验较为吻合;大于0.1g的仿真破片最远飞散距离与试验基本吻合,误差在4%~12%之间。破片飞散模型可为爆震弹优化设计及安全应用提供重要参考指标,并减少试验成本。

蒙特卡洛剖分投影法的爆震弹破片平均比动能评估

为了评估爆震弹封装壳体破片致死、致伤半径,并削弱其平均比动能,基于蒙特卡洛剖分投影法建立破片平均比动能计算模型。通过LS-DYNA及自编程联合仿真方法对爆震弹自然破片、半预制破片比动能计算模型进行仿真求解,获得了全破片全时域的质量分布、初始速度、垂直靶分布、平均比动能阈值及安全半径等指标。结果表明:在相同装药参数下,半预制破片相比于自然破片,质量分布、初始速度阈值更低且更集中;在小于等于2.5 m范围内半预制破片平均比动能阈值比自然破片更低,大于2.5 m后半预制破片平均比动能阈值比自然破片更高。相比于自然破片,采用半预制破片可显著减小爆震弹破片的致死半径,但并不能明显增大其安全半径。

基于粒子系统的弹药爆炸可视化

针对当前弹药爆炸效果研究存在的不足,对虚拟现实场景中弹药爆炸的可视化效果展开研究。阐述粒子系统与弹药爆炸的基本原理,分析粒子系统中火焰粒子与爆炸破片在纹理上变化的不同规律,并给出设计实例;分析推导爆炸破片飞散的衰减模型,对其在虚拟场景中的实际运用进行相应简化,并通过实例进行验证。实验结果表明:该方法相比传统直观模拟的方法有一定的提高,能取得相对较好的可视化效果。