The fragmentation of D-shaped casing filled with explosive under eccentric initiation

With the technical development of new warhead designs and improvised explosive device protection,irregular casing filled with explosive has been paid more attention recently. In this paper, we studied the fragmentation of a type of D-shaped casing, which is a common asymmetric casing in the field of warhead design. Based on the radiograph technique, static explosive experiments were conducted with D-shaped casings under four different eccentric initiation ratios to explore their fragmentation. A numerical model was then established to simulate the dynamic response of D-shaped casing filled with explosive. The results of numerical simulation were found to agree well with the experimental data.According to the results of numerical simulation and experimental data, the dynamic responses of Dshaped casing were analyzed. The results of the current work pave way for the innovative design of new warhead and for further studying the dynamic response of asymmetric casing.

基于微元法的偏心起爆战斗部破片初速计算方法

破片在目标方向上的初速分布是评估定向战斗部威力的重要因素之一,为此对偏心双线起爆下战斗部定向侧全域破片的初速计算方法以及相较于中心起爆的动能增益进行了研究。基于微元思想推导了定向侧周向不同位置处破片初速的计算方法,开展了战斗部静爆试验,并将实验结果与理论计算进行对比,同时结合战斗部数值模拟结果对轴向速度修正函数进行了拟合,依据现有研究对算法普适性进行了验证。结果表明:所提出公式适用于偏心双线起爆战斗部,理论计算与试验结果间的误差不超过4.8%,计算结果符合实际情况;拟合所得修正函数可对轴向不同方位破片的飞散初速进行预估;在战斗部参数变化时算法仍具有较好的普适性,计算误差小于7.11%;与中心起爆相比,采用夹角为60°的偏心双线起爆模式可使定向侧中心-30°~30°范围内破片总动能增加34.9%。

存在初始静偏心的储能飞轮转子动力学特性

以大功率储能飞轮转子系统为研究对象,探究电机转子存在初始静偏心时飞轮动力学特性的变化规律。首先使用能量法求出电机转子不平衡磁拉力(UMP)与转子偏心位移之间的关系,采用Timoshenko梁单元模型建立包含UMP的飞轮转子机电耦合动力学模型,计算分析电机转子初始偏心量和偏心方向对飞轮稳态和瞬态特性的影响,得出以下结论:随着偏心量的增大,上轴承处轴心轨迹出现嵌套圆环,频谱出现3种频率成分且幅值增大,升速响应曲线共振峰的峰值增大,对应转速减小;当偏心方向改变且旋转一周时,转频等成分的幅值、升速响应曲线共振峰值产生明显的周期规律变化。

一种光学短弧初轨确定的轨道偏心率判定方法

超90%的近地空间目标在近圆轨道上,其余为椭圆轨道。近圆轨道的初轨确定已有许多针对性方法,这些方法在应用于大偏心率光学短弧初轨确定时,往往出现无解或错误解的问题。而无论近圆或椭圆轨道,距离搜索法和Gooding方法都可以产生一个待选解集合。分析表明,对于近圆和椭圆轨道,待选解的半长轴和偏心率的二维分布显著不同。根据这一特征,本文提出了一种针对光学短弧初轨确定的初始轨道偏心率判定方法。实验结果表明,该方法可以准确判定轨道类型为近圆或椭圆,并能估计较精确的偏心率范围,可基本解决了距离搜索法和Gooding方法等在应用于大偏心率轨道无解或错解问题,显著增加了距离搜索法和Gooding方法等初轨确定方法的轨道普适性。

火箭弹在定向管内碰撞运动的仿真研究

建立了火箭弹在定向管内运动的碰撞模型,并分析了火箭弹在管内运动的受载情况,在此基础上,对火箭弹在管内的碰撞运动过程进行建模和仿真计算,得出其运动规律。质量偏心、推力偏心和弹管间隙是影响火箭弹在管内碰撞作用和初始扰动参数值的主要因素,在考虑上述因素存在情况下,对火箭弹的碰撞运动进行仿真计算,得出一些有益结论。仿真研究为某火箭炮发射动力学分析和射击精度提高打下基础,为火箭弹和定向管的结构优化设计与制作提供参考和借鉴。

聚焦战斗部破片聚焦性能的数值计算和试验研究

为了研究聚焦战斗部破片的聚焦性能,建立了计算破片速度和密度分布的数学模型,计算了破片速度和密度分布情况。设计聚焦战斗部试验弹。对端面起爆和偏心起爆两种不同起爆方式下聚焦破片战斗部的性能进行了验证试验。采用多通道测速仪测试战斗部的破片速度,进行了破片密度分布统计分析。结果表明,聚焦破片战斗部由端面起爆改为60°偏心起爆,破片速度和破片密度提高。

偏心起爆方式对棱柱形定向战斗部破片飞散规律的影响

为了研究起爆方式对棱柱形定向战斗部破片飞散规律的影响,采用LS-DYNA软件模拟研究了六棱柱定向战斗部分别用面偏心一线、面偏心两线、面偏心三线、棱偏心一线及棱偏心两线起爆时的破片飞散速度、破片方向角,结果表明,偏心起爆可以明显提高定向区域内的破片飞散速度,且破片束基本分布在25°左右的径向范围内,棱偏心两线同步起爆时,对目标方位破片最大飞散速度增益可达29.73%,采用棱偏心两线序贯延时起爆可使轴向方向角改变量达6.77°。

偏心起爆周向多爆炸成型弹丸战斗部实验研究

为进一步提高周向多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部的毁伤效能,设计一种偏心起爆MEFP战斗部,制备了中心起爆和偏心起爆两种原理样机,并进行了静爆实验。结合数值模拟方法分析了周向球缺型药型罩形成爆炸成型弹丸(EFP)的成型及飞散过程,模拟结果表明,两点偏心起爆模式下,EFP成型后的长径比更大,且更密实;对两种不同起爆模式下MEFP战斗部的静爆实验结果进行对比,偏心起爆模式能够有效提升EFP毁伤元的平均速度、分布密度和侵彻威力。研究结果表明,两点偏心起爆可以有效提高MEFP战斗部的综合毁伤效能,为MEFP战斗部的设计与应用提供了参考。

偏心对称起爆战斗部破片初速的增益

在极坐标下基于弹塑性基本方程建立了壳体膨胀的运动方程,且考虑了两点对称偏心起爆的碰撞效应,利用Whitham方法对两对称爆轰波的碰撞叠加进行了计算,得到了三波点的迹线、马赫波超压及马赫杆的高度等参数。通过联合求解,导出了马赫波区破片的初速计算公式,并利用AUTODYN软件进行了数值模拟,理论计算与数值模拟结果符合较好,验证了理论模型的可靠性。计算结果表明,两点对称偏心起爆时定向区破片初速增益超过30%,起爆点的夹角变化对破片的初速大小及飞散偏转影响并不明显。

含偏心起爆对EFP战斗部飞行特性的影响

为研究起爆不对称性对EFP战斗部飞行特性的影响,对不同偏心量下60mm弧锥结合罩EFP战斗部进行飞行弹道实验。实验结果表明:偏心起爆条件下,当相对偏心量小于3.3%时,EFP在网靶穿孔接近圆形,弹丸飞行稳定;起爆相对偏心量达到6.7%时,弹丸飞行过程中摆动幅值增大,降低了对目标的打击精度和毁伤效果。利用LS-DYNA及CFX非线性动力学有限元程序对不同起爆偏心量下成型EFP的空气动力学特性进行数值模拟,描述了偏心起爆影响EFP成型对称性,改变弹丸在飞行过程中流场的分布特征,从而导致弹丸飞行过程中无规则运动的全过程。

定向战斗部复合装药爆轰的超压区域及破片增益特性的机理分析

针对定向战斗部破片分布密度增益不理想的情况提出其复合装药结构新途径.理论分析了定向起爆下相向爆轰波碰撞的局部超压区特性,建立了复合装药结构定向战斗部的仿真模型,用Ls-Dyna-3D程序模拟,并分析了不同偏心起爆模式下破片速度和密度的增益.结果表明,定向战斗部中相向爆轰波产生的超压区域是产生破片速度增益的直接原因,采用复合装药结构,可明显增加定向区内破片的分布密度,采用三相线起爆模式可得到最佳的破片速度和分布密度增益.

火灾下防火涂料破损后钢柱的极限承载力

为了得到火灾下防火涂料局部破损后钢柱的承载力,根据平衡微分方程,对防火涂料破损后有初弯曲和荷载偏心的两端铰接钢柱的极限承载力进行了计算和分析。并用ANSYS有限元对计算结果进行了验证,二者吻合较好。对影响承载力的参数:破损长度、破损段温度、初弯曲、荷载偏心和长细比等进行了分析。结果表明:防火涂料破损后,钢柱在火灾下承载力下降;温度越高,下降越明显;柱的初始弯曲和荷载偏心对承载力影响较大,但随着温度的升高这一影响变小;随着长细比的增加,承载力降低。

复合装药偏心起爆条件下波形扫描实验研究

采用正交多狭缝扫描技术对复合装药在偏心起爆条件下爆轰波形进行测量。通过分析两个互相垂直方向上的五狭缝扫描迹线的几何关系,获得了爆轰波在狭缝交点处的传播速度及方向,并结合定向汇聚爆轰波形传播过程图,分析了其爆轰波的传播特性。结果表明,受内、外层装药爆速差的影响,爆轰波在传播过程中呈弧形状向内收敛,最终形成喇叭形波形,且沿中心线的爆速提高了约1.67 mm·μs-1。

偏心起爆对聚能射流形成的影响

为研究偏心起爆对聚能射流形成的影响程度,利用LS-DYNA有限元软件,采用ALE方法对偏心起爆条件下聚能射流的形成过程进行了三维数值模拟,并与X光测试结果进行了对比。计算结果表明,对于此尺寸的聚能装药,偏心量为1mm时,对射流形成的影响不明显;当偏心量为2mm时,横向漂移速度会突然增加;当偏心量进一步增加时,会使射流出现严重的剪切断裂。

吊车轨道偏心对大吨位吊车梁受力性能的影响

某700吨吊车梁的吊车轨道偏心超过规范允许偏差。本文通过建立有限元模型,分析了轨道偏心对吊车梁受力性能、承载能力的影响,并考虑了跨中垂直度和侧向弯曲矢高两种初始缺陷。分析表明:当偏心不大于腹板厚度时,吊车梁的变形、应力、稳定、极限承载力和疲劳等各项指标均满足设计规范的要求;跨中垂直度初始缺陷对吊车梁的受力性能较为不利;吊车梁上部区域的纵向加劲肋和局部加劲肋可以明显降低该区域的拉应力,有利于避免其出现疲劳破坏现象;轨道偏心对吊车梁的屈曲模态影响很小。

初应力对钢管混凝土偏压构件承载力影响的实验研究

通过２９根有初应力和无初应力构件的试验，了解了初应力对钢管混凝土偏压构件承载力的影响。同时，根据相关方程导得的计算公式，对有无初应力的钢管混凝土偏压构件进行了计算与对比，计算表明这种方法实用可行，所得结果可供设计参改。

定向战斗部在空空导弹上的应用分析

定向战斗部是空空导弹提高对目标毁伤效能的重要手段。对偏心起爆式、爆炸变形式和径向随动式3种定向战斗部进行了性能仿真分析,并从总体设计的角度对3种战斗部在空空导弹上的应用进行了分析,结果表明,从总体设计、性能和应用灵活性上分析,偏心起爆式和爆炸变形式战斗部在空空导弹上具有较高的应用可行性。

六棱柱形战斗部预制破片驱动的数值模拟与试验

为研究六棱柱形战斗部预制破片的杀伤效果,建立了正六棱柱战斗部的三维模型,并以等高、等外径的普通圆柱形战斗部为对照组,利用LS-DYNA软件分别模拟了二者在端面中心起爆与偏心两线起爆时对破片的驱动过程,分析了破片的速度与密度增益,并设计了实弹试验对模拟结果进行了验证。模拟结果表明,偏心两线起爆时,六棱柱形战斗部和圆柱形战斗部破片速度的增益分别为9.2%和12.2%,与试验值的误差均在10%以内。试验结果表明,与端面中心起爆的圆柱形战斗部相比,六棱柱形战斗部在端面中心起爆和偏心两线起爆时分别可使破片密度提高53.6%和74.1%,且使破片在较远距离处仍有较优的聚集效果。

初偏心影响下的水下高速运动体的抗弯稳定性及可靠性分析

针对有初偏心的水下高速运动弹性体的抗弯稳定性问题,建立了一个简化的力学模型。基于小挠度下杆所承受载荷的微分方程,确定了水下高速运动弹性体的弯曲失稳的临界载荷,得到了临界载荷与初始偏心之间的关系。在此基础上进行了结构的可靠性分析,得到了结构的可靠性指标和失效概率。最后,通过算例,说明该方法的有效性。

偏心起爆圆柱形壳体膨胀初速研究

利用爆轰波对密实介质的斜冲击理论,对偏心起爆条件下壳体内表面的反射超压进行了计算。根据爆轰产物绝热膨胀假设推导,得到了有限区域内壳体内表面的压力变化规律,并利用压力冲量原理导出了破片的初速计算公式。理论计算结果与Autodyn仿真结果符合较好,计算误差小于5%,表明采用压力冲量原理可很好地预估单点偏心起爆条件下的圆柱形壳体定向区的膨胀速度。