不同药型罩结构对环形EFP成型及侵彻性能影响的数值模拟

为研究不同药型罩结构对环形EFP成型及侵彻性能的影响,利用LS-DYNA动力学分析软件对环形药型罩进行了数值模拟与对比分析。首先设计了环锥形罩、环半球罩和环亚半球罩3种典型药型罩结构,数值模拟发现环亚半球罩成型的环形EFP成型效果最好、侵彻效果最优,但成型过程环形EFP的姿态仍然具有向外偏斜的趋势。进一步采用变壁厚设计思路,对环亚半球罩进行了优化设计,当壁厚偏移量取0.15时,成型的环形EFP不仅具有优良的飞行稳定性,还具有最好的成型和侵彻效果。本研究对于环形药型罩结构设计具有一定的指导意义。

EFP模拟弹靶后碎片云特性数值模拟研究

为探究头部密实且小长径比的爆炸成型弹丸(EFP)后效碎片云特性,研究中采用FEM-SPH算法,针对长径比为1.2的紫铜和镍合金两种EFP模拟弹开展碎片云形成过程分析并进行拓展研究。研究发现:小长径比弹丸侵彻后效碎片云呈现由微小弹靶碎片组成的椭球状结构,弹丸尺寸和侵彻速度的增大使靶后形成数量更多且速度更高的碎片云,镍合金剩余弹丸以镦粗状存在于碎片云头部,对后效靶造成二次侵彻,而紫铜破片破碎程度较大,对后效靶形成较大面积毁伤区;在弹丸密度一定的情况下,靶板强度主要影响碎片云轴向膨胀能力,而对于不同弹靶材料,碎片云径向膨胀能力主要取决于弹靶材料密度比ρ_(b)。研究结论对EFP战斗部后效威力设计具有重要意义。

基于AUTODYN的EFP动能干扰协同作用仿真研究

为提高传统特种能源成型干扰器(EFP)侵彻部的侵彻范围和干扰效果,通过对EFP侵彻部进行结构优化,在不影响EFP成型的基础上,将预制破片和EFP侵彻部这2种干扰元进行融合,形成EFP动能干扰复合侵彻部。采用AUTODYN有限元分析软件将动能干扰侵彻部的壳体结构和药型罩外形对破片运动状态和药型罩变形情况的影响进行数值模拟。结果表明,采用球缺形药型罩有利于形成EFP;当壳体与水平角度在-8°~-10°范围内,预制破片和形成的EFP速度最大,可增大侵彻部的干扰效果。

球缺型EFP在不同介质中的成型形态及侵彻性能研究

为了研究不同介质对变壁厚球缺罩形成爆炸成型弹丸的影响,设计了直径为12 cm中间厚、边缘薄的变壁厚球缺型聚能装药。利用LS-DYNA软件对不同介质中EFP的形成与侵彻进行了数值模拟,重点探讨不同长度空气和水介质对球缺型EFP成型形态及侵彻性能的影响。研究表明:变壁厚球缺罩型聚能装药在水中无法翻边和压合成EFP,EFP形成需要在药型罩前端增加一段空气,其空气长度对EFP入水形态、水中形态以及速度分布有明显的影响。水介质对未成型EFP形态有自锻作用,对成型EFP形态改变较大,使得前者水中侵彻性能相对优于后者。不同长度的空气和水介质影响下变壁厚球缺型EFP仍具有穿透3 cm靶板的威力,能满足灭雷具不同作战工况下的毁伤效能要求。

单点起爆形成多模式EFP的可行性研究

针对同一成型装药形成多模毁伤元问题,利用LS-DYNA程序,研究了单点起爆位置对爆炸成型侵彻体(explosively formed penetrator,EFP)成型的影响规律。当起爆点距离药型罩的轴向距离从0倍装药口径增加到0.72倍装药口径,EFP速度提高了37.8%,长径比增加了1倍多;优化设计成型装药结构,分析了主装药端面中心点起爆和药型罩顶点起爆爆轰波传播规律,实现了杆式EFP、EFP 2种模态的转换。通过X光成像实验进行了验证,实验结果与数值模拟结果吻合较好。

药型罩壁厚对EFP成型性能影响试验

为了得到EFP成型性能与药型罩壁厚之间的关系,进行了不同药型罩壁厚的EFP侵彻钢靶板实爆试验。通过网靶测速、EFP对40 mm钢靶板的破孔深度和大小试验,获得了大量EFP速度、破孔深度和大小等数据。试验结果表明:药型罩壁厚对EFP速度和侵彻能力的影响很大,在适当的壁厚条件下EFP能穿透40mm钢靶板。在试验数据分析基础上,得到了药型罩壁厚与EFP的速度和侵彻深度之间的关系和σ/Dk

双层药型罩EFP战斗部性能参数的灰色系统理论分析及实验研究

通过LS-DYNA有限元软件计算得到不同装药结构的双层药型罩爆炸成型弹丸(EFP)战斗部成型侵彻体的特征参数,利用灰色系统理论分析了药型罩材料密度、曲率半径、厚度比以及装药密度、装药长径比(L/D)对成型侵彻体不同特征参数的影响规律。基于灰色系统理论分析结果设计了不同装药结构的双层药型罩EFP战斗部并进行了毁伤效应实验研究。实验结果表明当内外药型罩的厚度比为1.33时,双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体的侵彻深度达到0.67倍装药口径,是具有相同装药结构EFP战斗部成型侵彻体侵彻深度的两倍左右;具有Cu-Cu或Cu-Fe药型罩组合方式的双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体在侵彻深度方面的能力大致相当,但是Cu-Cu药型罩组合方式的战斗部成型侵彻体侵彻钢板的形状近似呈圆形。

EFP水中飞行特性及侵彻间隔靶的仿真与试验研究

针对爆炸成型弹丸(EFP)战斗部在水下弹药的应用问题,利用LS-DYNA有限元软件,仿真研究了EFP在水中的速度衰减与质量损失规律及对不同距离的间隔靶侵彻规律,并通过高速摄影试验进行了试验验证。结果表明,EFP入水后形态极不稳定,质量急剧减小甚至碎裂,随着在水中飞行距离的增加质量逐渐减少至初始质量的1/3~1/5,EFP在水中速度先以线性下降后呈指数规律衰减,且EFP飞行2.5倍装药直径距离可贯穿5 mm靶板,但是EFP飞行超过5倍装药直径时已不具有侵彻能力。

串联EFP装药结构参数优化实验研究

为了在大块度障碍物上快速开孔且孔深和孔径符合要求,提出了一种前后两级均为爆炸成形弹丸(EFP)装药的新型串联聚能装药结构。分析了装药结构参数对串联EFP侵彻威力的影响,并在此基础上分别开展了串联EFP装药在不同装药间距与起爆延时条件下侵彻45钢靶实验。实验表明,优化后的串联EFP装药结构使前后两级EFP装药的侵彻效率大大提高,能对硬目标进行有效破孔。

10号钢和紫铜EFP侵彻性能的数值模拟及实验研究

对10号钢和紫铜材料EFP侵彻对50mm厚603均质装甲靶板的性能进行了研究。应用ANSYS/LS-DYNA软件对两种EFP的成型和侵彻靶板过程进行了数值模拟,分析了两种EFP侵彻性能差异存在的内在原因。结果表明,10号钢EFP的穿深能力小于紫铜EFP,而扩孔能力较为显著,其靶板入口尺寸约为紫铜EFP的1.5倍。认为侵彻性能的差别由材料特性、EFP形状和速度分布引起,而靶板入口大小由尾翼大小决定。

环形EFP的形成和侵彻效应

设计了两种可形成环形弹丸的装药结构——环锥形和环球形EFP。通过数值模拟和破甲试验,对环形弹丸的形成和侵彻靶板的特点进行了研究。结果表明,通过使药型罩由中心向外翻转,两种方案都可在0.5～2.0倍炸高范围内形成环形弹丸,侵彻孔径可达1倍装药口径,穿深可达0.3倍装药口径。相对于环锥形EFP,环球形EFP产生的环形弹丸更完整,稳定时间更长,侵彻靶板的效果更好。与普通EFP和环形射流相比,虽然环形EFP的穿深小,但开孔孔径很大,这为串联战斗部的前级装药设计提供了一种新的技术途径。

不同材料双层药型罩EFP成型及侵彻性能数值模拟

为了研究内外罩材料对串联EFP的成型及侵彻性能的影响,文中设计了5种不同材料组合的双层药型罩,运用ANSYS/LS-DYNA仿真软件模拟了各组不同材料双层药型罩EFP的成型形态,并与X光试验对照,验证了数值模拟结果的准确性。从数值模拟结果中择优成型性能较好的串联EFP进行静态侵彻试验,从试验结果来看,铝-纯铁组侵彻体开坑直径和入口口径较大,且已击穿钢筋混凝土靶体,表现出了较好的侵彻性能。

末敏弹EFP成型及侵彻过程仿真分析与试验研究

利用AUTODYN软件二维多物质Euler算法研究了中心点起爆、圆柱起爆、圆环起爆和面起爆方式对攻顶末敏弹EFP成型过程的影响。结果表明,平面起爆和圆柱起爆方式下形成的爆轰波对药型罩的压垮角小而压垮速度大,最终所形成的EFP速度和长径比都优于中心点起爆。但采用面起爆方式的EFP由于速度梯度过大在成型过程中发生断裂。通过映射技术将得到的二维EFP模型映射到三维模型中完成成型EFP对均质装甲钢侵彻过程的数值模拟,并通过试验对仿真结果进行了验证。

基于爆炸成型弹丸(EFP)的大锥角喇叭罩成型规律

为了进一步拓展适用于爆炸成型弹丸(EFP)的药型罩结构,基于弧锥结合罩结构,提出了一种可形成密实EFP的大锥角喇叭罩。根据药型罩结构特点,分析了大锥角喇叭罩与传统弧锥结合罩和球缺罩在压垮过程中的区别和特点;运用LS-DYNA数值模拟软件,计算得到了大锥角喇叭罩的结构参数(虚拟罩高、喇叭曲率半径、圆弧曲率半径和罩厚)对EFP侵彻体速度、长度、密实度等成型参数的影响规律。结果表明,大锥角喇叭罩罩厚对侵彻体的影响主要体现在头部速度,虚拟罩高和圆弧曲率半径则决定了侵彻体长度及密实度,而喇叭曲率半径则主要影响侵彻体头部的成型状态;与传统弧锥结合罩和球缺罩形成的EFP相比,相同质量的大锥角喇叭罩形成的EFP在头部速度、长度、长径比及密实度等方面均具有一定优势,可将侵彻体密实度提高1~3.5倍,具有应用于EFP战斗部的潜力;其适用于较佳EFP成型时各结构参数的取值范围为:虚拟罩高0.14~0.16倍装药直径,喇叭曲率半径1.5倍装药直径以上,圆弧曲率半径0.4~0.8倍装药直径,罩厚0.04~0.045倍装药直径。

EFP飞行及威力实验研究

对Φ60 mm口径爆炸成形侵彻体战斗部进行了飞行及威力实验 ,其飞行距离为 80 0倍装药直径 ,在靶道上利用多道网靶考察了 EFP飞行中姿态的变化及散布的变化 ,用 2 5mm厚 45#钢靶考察了侵彻威力 .实验结果及其分析对

小口径双金属药型罩EFP的侵彻效应研究

为提高小口径EFP的侵彻效应及其稳定性,该文以其成型机理为基础,进行了双金属药型罩的材料选用和形状确定,并在材料、形状、装药结构以及药型罩整体厚度不变的条件下,对不同Cu、Al厚度比的双金属药型罩进行了静破甲试验研究及其侵彻稳定性评估,结果表明:Cu、Al厚度比为1∶1.5时,EFP的形状理想,侵彻效果理想且稳定。

串联EFP装药结构设计及实验研究

根据硬目标的特点,提出了1种前后2级均为EFP装药的新型串联聚能装药结构。利用ANSYS-LSDYNA有限元软件对串联EFP装药的成型过程进行了数值仿真,分析了2级装药间距与起爆延时之间的匹配关系。在此基础上开展了串联EFP装药侵彻45#钢靶实验。结果表明:该串联EFP装药结构可充分发挥前后2级EFP的侵彻能力,大大提高了侵彻效果。实验和数值仿真计算结果都表明该串联装药可对硬目标进行效果理想的破孔,具有较好的应用前景。

大口径EFP对钢板开孔效能仿真及试验验证

为研究大口径聚能装药结构参数对爆炸成型弹丸的影响,利用LS-DYNA软件对爆炸成型弹丸形成和侵彻靶板过程进行了数值仿真,研究了罩口/罩顶壁厚比对EFP成型的影响规律,并通过大口径EFP高速侵彻舰用靶板试验进行验证。结果表明:当变壁厚药型罩的罩顶厚度为25mm、罩口厚度为17mm时,形成的EFP速度高、开孔孔径大、毁伤效能优;设计的大口径EFP对大型舰船目标结构靶可形成有效毁伤,且侵彻靶板后弹丸和剥离块具有较强的后效毁伤能力。本研究为EFP战斗部的设计和工程应用提供参考。

线形EFP药型罩设计

为提高多EFP战斗部单位面积上的弹丸个数,提出了一种新型EFP——线形EFP,并探索了新型EFP药型罩的设计方法和毁伤效应。参考常规EFP药型罩设计方法,设计了不同形状和不同材料的线形EFP药型罩,并通过数值仿真和试验比较了线形EFP药型罩顶点厚度、形状和材料以及相邻两条预控刻槽间的圆心角对线形EFP成行性和穿甲能力的影响。结果表明,将线形EFP药型罩用于多EFP战斗部可使防空反导型战斗部对钢板的侵彻能力提高到25 mm。

大口径EFP侵彻典型装甲钢板过程的数值仿真与试验研究

通过大口径EFP高速侵彻装甲靶板试验,以及利用AUTODYN-3D有限元仿真软件对整个侵彻过程进行数值模拟,研究了EFP开坑、稳定侵彻、尾翼侵彻和冲塞贯穿形成二次破片的物理过程,模拟结果与试验现象和理论分析均吻合较好,并从原理上分析了试验中各宏观现象产生的原因。研究结果不但认识了EFP侵彻装甲靶板的机理,也可以为聚能装药对典型装甲毁伤评估提供参考。