基于ANSYS/LS-DYNA模拟水下爆炸冲击波的等效质量法

文中针对通用有限元程序ANSYS／LS-DYNA在模拟远场水下爆炸时冲击波强度衰减过快的不足，提出了等效质量法，并利用该方法计算了某圆柱壳结构在远场水下爆炸冲击波作用下的动态响应，计算结果与试验结果吻合较好，从而验证了该方法的有效性。等效质量法可以显著提高ANSYS／LS-DYNA模拟远场水下爆炸冲击波的精度，从而增强了该程序模拟远场水下爆炸的能力。     

基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析

研究潜艇目标回声的近、远场过渡特性对于主动声纳探潜、探测和水声对抗具有实际意义。计算目标回声强度随距离变化曲线是分析目标回声近、远场过渡特性的一种有效方法。理论分析和试验研究均表明,在鱼雷自导频率下,目标回波可近似看成是目标亮点回波相干叠加的结果。该文提出了一种基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析方法,通过亮点模型计算不同距离情况下的潜艇目标的回声强度值,进而分析潜艇目标回声的近、远场过渡特性,并与板块元算法计算回声强度值分析潜艇目标过渡特性进行了对比。仿真结果表明,该方法简单,高效。     

基于AUTODYN爆炸场三波点的数值模拟

利用AUTODYN显式有限元程序,计算爆炸冲击波传播过程中三波点的轨迹,将模拟计算结果与试验数据进行了比较;结果表明:AUTODYN有限元程序在模拟爆炸场时,近场的计算结果与试验结果相比,误差相对较大,而中、远场的计算结果与试验的误差相对较小;直接使用AUTODYN模拟爆炸场三波点的轨迹具有一定的工程实用性。     

基于LS-DYNA软件的水下爆炸数值模拟研究

文中就LS—DYNA软件在水下爆炸数值模拟中的应用，在近场爆炸、远场爆炸、气泡脉动等方面的具体实现方法以及各项计算参数对计算结果的影响进行了研究。     

天线-罩系统瞄准误差算法研究

为了实现对天线-罩系统快速高精度的仿真计算,针对瞄准误差常规算法中反复迭代、小步长搜索与复杂窗函数变换等不足,文中引入远场有效观察角的概念,仅考虑极值点附近部分主瓣。并将远场方向图与瞄准误差计算在程序上分离,使用最小二乘法对远场方向图数据进行曲线拟合,通过拟合函数最值直接求解瞄准误差。仿真结果证明,该算法降低了对单个计算点精度的依赖。且在不降低精度的前提下大大提高计算效率。     

线性阵列天线到柱形共形阵天线的递推计算

线性阵列天线的相关计算方法是共形天线研究的计算基础,文中给出了线性阵列的远场辐射场的计算过程,然后在此基础上得到环形阵列天线的计算方法。而柱形共形天线阵可以看成是环形阵叠加在一起,进而又得到柱形共形天线阵的辐射场公式。依次得到的计算方法,应用在实例上进行仿真,得到了与理论分析较为一致的结果。     

基于FEKO的天线罩瞄准误差分析

文中采用FEKO软件对天线罩的瞄准误差进行了仿真分析.直接对真实带罩天线进行仿真,计算量过于巨大,通常工作站难以支持,因此采用等效源方法进行仿真.仿真步骤如下:首先仿真天线口面附近的等效近场;然后将等效近场作为激励源放入天线罩模型中,计算带罩天线远场差方向图;对比带罩与无罩远场差方向图零点位置的变化得出天线罩的瞄准误差.仿真结果与实测结果吻合很好,验证了仿真方法的准确性.     

一种双反射面天线的快速计算方法

针对双反射面天线波束赋形优化过程中,物理光学法(PO)在计算副反射面对主反射面作用耗时较多的问题,提出了一种物理光学法的加速方法,减小计算复杂度加快求解,并给出了详细的计算公式。对Ka波段卡塞格伦天线进行远场分析,文中方法与物理光学法计算结果相吻合,计算效率得到显著改善,该方法的有效性得到验证。     

防护墙对远场冲击波防护作用的数值模拟

基于任意拉格朗日流固耦合算法,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA研究了挡墙作用下爆炸冲击波的远场传播特性与衰减规律。计算模拟了不同情况的挡墙对冲击波对远场的作用和影响。计算结果表明,挡墙的防护作用较为明显,在一定范围内,挡墙越高、挡墙距爆源越近防护作用越明显。通过计算和分析知,科学、合理的设置挡墙的尺寸和位置对爆炸冲击波的远场防护具有重要的意义。     

一种战场电磁环境计算方法

针对战场电磁环境的可视化,提出了一种计算战场电磁环境的方法。运用时域有限差分法对电磁环境建模,并构造出边界吸收条件,对于近场直接利用时域有限差分法（finite difference time domain,FDTD）求解近场电磁数据,对于远场则要通过近远场变换求取电磁数据。该方法为战场电磁环境可视化提供了数据支持。     

杀爆战斗部破片与冲击波运动规律研究

通过对杀爆战斗部爆炸后破片运动及冲击波传播的研究,为提高破片和冲击波相遇位置的计算精度,理论推导了新的计算方法。采用Visual C＋＋开发破片与冲击波运动规律计算系统使计算方便。运用AN-SYS／LS-DYNA数值模拟了某预制破片战斗部爆炸后破片与冲击波的运动,数值模拟与该模型计算结果相符,较以往计算模型精度提高了8.3％。     

水中爆炸冲击波传播与气泡脉动的实验及数值模拟

以实验方法研究球形TNT炸药及柱形含铝炸药水中爆炸冲击波传播及气泡脉动规律。应用国际上通用的有限元程序MSC．DYTRAN模拟在重力影响下水中爆炸冲击波及气泡脉动的全物理过程，并将计算结果与实验结果进行对比分析，二者具有较好的一致性，验证了有限元模型正确、有效，结果准确。以此为基础，分析和总结了网格密度、圆柱形炸药长径比、爆炸距离、爆炸角度对冲击波峰值的影响。有限元模型、方法及计算结果对相关的工程研究和计算具有一定参考价值。     

水中聚能战斗部毁伤双层圆柱壳的数值模拟与试验研究

为研究聚能战斗部的水下作用特性,基于光滑粒子流体动力学-有限元方法耦合算法,模拟了聚能战斗部对双层圆柱壳结构的毁伤过程。分析金属射流的形成和射流速度衰减规律,研究高速金属射流、强冲击波与气泡载荷联合作用下对双层圆柱壳结构的毁伤模式和毁伤特性,并进行了海上模型试验验证。数值模拟与试验结果吻合良好。研究表明：水中聚能战斗部对双层圆柱壳结构的破坏载荷主要有金属射流、冲击波载荷及气泡载荷3种,金属射流穿透力强,造成结构的局部小尺寸破口;冲击波载荷及气泡载荷作用面积大,引起结构的大面积破口及塑性凹陷。     

爆炸载荷冲击下假人下肢的材料参数识别和修正方法

为提高假人在爆炸载荷冲击下的模拟精度,以高速垂向冲击下假人下肢材料本构参数校验寻优为目标,基于爆炸载荷冲击波作用于车身结构产生的结构响应特性,确定模拟爆炸载荷冲击台架的冲击速度。设置不同的冲击速度进行假人下肢冲击实验,获取下肢的冲击力-时间曲线。对下肢的重要材料参数进行实验设计并获取仿真下肢胫骨力峰值,以仿真数据与实验数据误差最小化为目标进行下肢材料参数寻优。通过台架实验与有限元数值仿真校验对材料参数进行优化,得到下肢各组件之间材料本构模型参数的最佳匹配。结果表明：假人下肢模型材料参数优化后的仿真结果与实验结果一致性较好,可为高速垂向冲击下假人下肢材料模型修正提供技术支持。     

不同铝氧比CL-20基含铝炸药深水爆炸能量输出特性

为研究CL-20基含铝炸药在深水爆炸所特有的高静水压环境中的能量输出特性,使用深水爆炸压力罐模拟500 m深水环境,进行6组不同铝氧比CL-20基含铝炸药深水爆炸实验。通过实验数据对高静水压条件下深水爆炸能量输出规律及能量输出结构进行分析。实验结果表明：深水爆炸冲击波峰值压力、比冲击波能、比气泡能和机械能均随铝氧比的增大先升高后降低,冲击波峰值压力符合相似律关系;损失能与其随测试距离的增加速率在铝氧比为0.24~0.88时均先升高后降低,分别在0.67和0.46时到达峰值,故可以通过改变铝氧比对深水爆炸远场能量利用效率进行调控;深水爆炸能量利用率随铝氧比的增大持续降低,机械能在0.46~0.67时维持平台值;通过调节铝氧比可在维持较高深水爆炸机械能前提下,改变比冲击波能和比气泡能的能量输出占比。     

某浮动冲击平台外载荷与冲击环境分析

为了进行舰载设备在接近实战条件下的抗冲击考核,设计并建造了浮动冲击平台。为摸清浮动冲击平台在一定外载荷下的冲击环境,进行了三次水下爆炸试验,采用1 kg RDX 装药在距离平台不同距离处爆炸,分别对平台外载荷和冲击环境进行了测量;外载荷测量结果表明：装药在水下5 m 爆炸时产生明显的气泡脉动载荷和空化效应,加强了对平台本体的冲击作用;冲击环境测量结果表明：冲击响应从迎爆面到背爆面有逐渐减小的趋势,迎爆面冲击谱速度达到5．3 m／s,位移11 cm;冲击环境满足Ⅲ类区域冲击环境要求。     

内爆炸作用下抗爆单元防护隔墙厚度计算

封闭空间发生内爆炸时,由于受到周围墙体的限制,作用荷载得以加强。文中分析了结构内爆炸荷载的组成,提出了内爆炸荷载作用下抗爆墙设计的解析计算方法。通过分析表明:准静态气体荷载与冲击波荷载相比较小,但两者之比及在墙体上产生的弯矩之比随加载密度的增加呈上升趋势;爆炸当量相同的条件下,室内地面长宽比对墙体上弯矩影响较大,长宽比越小,墙体上弯矩越小,长宽比为1时,墙体上弯矩达到最小。     

舱室内爆炸压力载荷测试方法研究

针对装药在密闭或准密闭舰船舱室内的爆炸实验,研究首次反射冲击波和准静态压力两种毁伤压力载荷测试方法。分析了舱室内装药爆炸形成的首次反射冲击波和准静态压力两种载荷的频率与幅值特性,阐明了采用不同频响传感器分别进行测量的必要性和合理性;提出了采用高频压电传感器测量首次反射冲击波和低频压阻传感器测量准静态压力的传感器选型方法;给出了专用工艺工装设计以及传感器布设方法,其中尼龙套筒工装可有效起到绝缘和衰减应力波的作用,其内腔传压管设计可有效消除爆炸产生的高频信号和光、热信号对压阻传感器的干扰,从而保证了测试精度。进行了模拟舱室内的装药爆炸实验,所得测试数据与经典公式计算结果一致性良好。研究结果表明：所提出的舱室内爆炸毁伤压力载荷并行测试方法以及工艺工装设计合理可行,能够在获取足够精度的反射冲击波数据基础上更加精确地获取准静态压力峰值及衰减规律;为了准确获取舱室内爆炸压力载荷数据,在合理预估待测信号幅值范围前提下,首次反射冲击波测试采样率应为兆赫兹量级,准静态压力测试采样率应为千赫兹量级;为了防止干扰信号对测试的影响,应采用尼龙套筒工装并采用过盈配合的安装方法。     

铝粉粒度对奥克托今基空爆温压炸药能量释放的影响

为了研究含铝空爆温压炸药(TBX)的能量释放规律及铝粉粒度对其的影响,以野外近地实测与有限元分析软件Autodyn数值计算相结合,获得了TBX的冲击波超压场。对梯恩梯（TNT）在空爆情况下的超压场进行实验及其分析,基于TNT实验结果分析了TBX的能量水平以及铝的后燃烧效应对爆热的贡献。结果表明：含铝TBX的能量释放率呈现先降低、后逐渐升高的趋势,TBX在3 m近场处的超压主要由高能炸药及氧化剂贡献;而5 m处铝粉吸热,出现削弱冲击波的现象;由于铝粉的后燃烧效应,远场处的能量释放率较高,5 kg TBX在13 m处可达到1.93倍TNT当量。铝粉粒度对TBX的影响主要体现在氧化铝对总能量的衰减作用和细铝粉对远场的超压贡献不足两个方面。采用5 kg TBX实测数据对Autodyn模拟结果进行校正,通过校正过的约束条件计算质量为1 000 kg的TBX,计算得到颗粒级配铝粉的TBX有效毁伤半径可达72 m,较TNT增加了50%.     

聚能射流作用下模拟装甲舱室内冲击波试验研究

为研究先进装甲目标内乘员部位冲击波毁伤效应,建立了典型装甲车辆乘员舱室模拟等效目标靶,开展了破甲弹静爆射流穿透装甲钢舱壁及炸药在舱内静爆条件下舱内冲击波试验。试验结果表明：聚能射流穿透装甲舱室后,在舱室内具有一定的冲击波毁伤效应;受射流穿透舱壁时舱体振动、测试位置、壁面反射、传感器安装方式等因素影响,测试波形差异较大;与裸装药在模拟装甲舱内爆炸的试验结果相比,聚能装药爆炸射流穿透舱壁作用下产生的冲击波波形更复杂;若采取无模拟舱底钢板的等效舱试验方法,更加有利于获取有效的超压测试波形。