爆炸式反应装甲对长杆体侵彻的干扰作用

根据爆炸式反应装甲与长杆体相互作用的物理现象,研究了反应装甲干扰长杆体侵彻主装甲的机理,建立了长杆体与爆炸式反应装甲相互作用的理论模型.采用长杆体斜侵彻半无限靶板的分析模型,计算出杆体对主装甲的侵深和最终行程.实验研究表明,采用本模型计算的侵深和行程与实验结果基本一致.影响反应装甲对长杆体干扰的主要因素有反应装甲厚度、弹着点位置以及杆体直径.     

环形及线形聚能装药侵彻体对长杆式穿甲弹穿甲过程干扰的试验和数值模拟

为进一步提高聚能型爆炸反应装甲防护性能,增强坦克在战场上的生存能力,设计一种以环形聚能装药结构为基本结构的新型爆炸反应装甲,来拦截高速长杆式穿甲弹（简称长杆弹）。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对环形爆炸成型结构干扰钨合金长杆弹穿甲过程进行数值模拟,分析了环形爆炸成型侵彻体成型过程及干扰长杆弹穿甲过程机理。在相同条件下,与线形爆炸侵彻体干扰长杆弹穿甲过程进行了对比。结果表明：环形聚能装药结构爆炸成型侵彻体具备更高的防御性能,长杆弹有效侵彻深度与线形装药结构相比降低32.5%,弹坑长度增加10.4%,且在环形爆炸侵彻体干扰下长杆弹弹杆断裂、偏航;模拟结果与试验结果吻合良好。     

长杆体正撞击平面夹层装药引发爆轰的条件

在分析平头圆柱长杆体撞击平面夹层装药特点的基础上，对长杆体冲击起爆夹层装药的临界起爆速度进行推导,推导出与杆体速度、密度、直径、面板厚度、材料参数以及炸药敏感性等弹道综合因素有关的临界起爆条件。针对不同直径的平头圆柱侵彻体撞击不同厚度的面板进行试验研究，以期获得有关冲击起爆临界速度的试验值，进一步验证文中所建立的冲击起爆模型的正确性。     

长杆弹超高速侵彻金属靶体的实验和模型分析

长杆动能弹体超高速侵彻金属靶板的终点效应是坦克、装甲车和舰船等装备防护设计和穿甲毁伤评估研究的重点。基于已有的大量长杆弹超高速(着靶速度达5.5 km/s)侵彻实验数据,详细讨论了弹体尺寸效应、长径比、弹靶材料和弹体头部形状等参数对长杆弹侵彻深度的影响。进一步结合4组不同弹靶材料的长杆弹侵彻实验数据,对比分析了已有4个长杆弹高速侵彻金属靶体经典理论模型的预测效果,给出了各模型的使用建议。得出的结论可供武器毁伤和金属装甲效能评估和设计参考。     

长杆弹撞击装甲陶瓷的界面击溃效应数值模拟

利用动力有限元软件AUTODYN模拟了长杆弹撞击装甲陶瓷的界面击溃效应及其影响因素。在验证计算模型、参数及算法可靠的基础上,模拟研究了长杆弹头部形状、盖板、陶瓷预应力等对界面击溃效应的影响规律。结果表明:平头、球形和锥形头部形状长杆弹界面击溃/侵彻转变速度有显著差异;增加盖板及对陶瓷施加预应力均可减小陶瓷的损伤破坏程度,提高陶瓷的界面击溃/侵彻转变速度,提高装甲陶瓷抗弹能力。利用动力有限元软件AUTODYN模拟了长杆弹撞击装甲陶瓷的界面击溃效应及其影响因素。在验证计算模型、参数及算法可靠的基础上,模拟研究了长杆弹头部形状、盖板、陶瓷预应力等对界面击溃效应的影响规律。结果表明:平头、球形和锥形头部形状长杆弹界面击溃/侵彻转变速度有显著差异;增加盖板及对陶瓷施加预应力均可减小陶瓷的损伤破坏程度,提高陶瓷的界面击溃/侵彻转变速度,提高装甲陶瓷抗弹能力。     

长杆体稳定侵彻阶段头部形状的侵彻效率分析

基于不同材料长杆体稳定侵彻过程中破碎头部形状不同的事实,计算了两种初始头部形状相同但在稳定侵彻过程中破碎头部形状不同的杆体所受阻力,并基于此阻力求得对应头部形状的长杆体的侵彻深度,侵深值符合对应实验结果。阻力和侵深的结果比较表明,破碎头部形状尖锐的杆体侵彻效率高于较钝头部形状的杆体。     

长杆弹与爆炸式反应装甲平板飞散干扰模型

在一定的假设条件下,对爆炸式反应装甲干扰长杆弹的行为进行了研究,建立了长杆弹与反应装甲面背板相互作用的基本模型,用长杆弹的攻角和角速度的变化来描述干扰程度,并结合试验进行了验证。     

钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标临界跳飞角计算模型

针对钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标的跳飞问题,通过简化目标和分析变量构造弹目交汇物理模型,采用LS-DYNA3D显式动力学软件建立有限元仿真模型并进行校验,开展长杆弹以着速1 000~2 200 m/s、命中偏移角0°~40°多工况撞击厚壁柱形目标的仿真计算,得到不同着靶条件下长杆弹的临界跳飞角β_c。通过对着速v、命中偏移角γ对临界跳飞角β_c的影响进行量化分析,经数据拟合获取修正因子,建立基于Rosenberg临界跳飞角β_c的修正计算模型。与数值模拟结果对比结果表明,该模型对确定钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标跳飞边界具有较好的适用性。     

长杆子弹爆炸抛撒机理的试验与计算模拟研究

描述了对两发由Ｄｅｔａｓｈｅｅｔ－Ｃ高爆炸药爆炸驱动钢制长杆（长径比约为１１）试验的实验测试和流体编码模拟。每发试验的初始装置都是将８４个长杆平行排布在４个同心圆阵列上，第一发试验采用了中心药管装药以使长杆沿周向均匀抛撒，第二发试验采用１８０°圆弧状装药以使杆定向抛撒。根据炸药起爆后几毫秒的高速辐射摄影测量了杆的动态分布、平动速度及其翻转速率。为了同实验数据进行对比，还应用光滑粒子流体编码ＳＰＨＩＮＸ对试验模型进行了数值模拟。模拟结果与实验测试符合较好。本文还包含了对长杆子母弹抛撒机理及特性分析的一些推论和见解。     

长杆弹超高速侵彻砂浆靶临界速度的实验和计算

为了研究高强度合金钢长杆弹超高速侵彻砂浆混凝土靶时侵彻深度发生逆减的临界速度,开展了30CrMnSiNi2A长杆弹以初速度1 381~1 879 m/s侵彻半无限砂浆混凝土靶的实验。实验结果表明：靶板的开坑直径、开坑深度、开坑体积以及弹道孔径与侵彻速度呈近似线性关系;当侵彻速度小于1 724 m/s时,侵彻深度随速度的增大而增大;当侵彻速度大于1 724 m/s时,侵彻深度随速度的增大而减小;当速度为1 724 m/s时,侵彻深度达到最大。靶板的剖分结果显示:当长杆弹超高速侵彻靶板时,弹体着靶时微小的倾角会导致侵彻弹道发生严重的偏转,呈现为“J”字形弹道。基于实验结果,在考虑长杆弹头部变形的基础上利用修正的A-T模型,得到了长杆弹超高速侵彻砂浆混凝土靶时侵彻深度发生逆减的临界速度,分析了不同的弹靶参数对临界速度的影响,并结合实验数据,验证了理论模型的可靠性。     

钨合金长杆体高速撞击薄钢板的跳飞研究

为研究钨合金长杆体在侵彻薄装甲钢靶板上的跳飞特性,在1 300~1 700m/s速度范围,利用LS-DYNA对6~14mm厚度靶板进行了数值模拟,采用每次调整0.5°着角逐步趋近的方法得出相应的跳飞角。不同靶板厚度仿真结果表明:长杆体在斜侵彻薄装甲钢靶板的过程中形成了连接点向前推进的塑性铰链,且随着靶板厚度的均匀增加,着角因素对跳飞影响呈强化趋势,而靶板厚度因素呈弱化趋势。加入靶板厚度因素对Tate跳飞模型进行了修正,并进行相应的验证试验,二者所得结果均与数值模拟结果吻合得较好。     

平面夹层炸药反射冲击起爆

长杆体撞击平面夹层炸药时，冲击波直接起爆的现象比较普遍，但如果撞击速度低于冲击起爆临界速度时，夹层炸药背板表面的反射波对起爆的影响也不可忽略，建立了平面夹层炸药反射冲击起焊模型，分析了杆体直径，盖板厚度以及炸药厚度与反射波冲击起爆炸药的关系，研究结果表明，反射波在速度低于事接冲击起爆临界值时具有明显的作用。     

钨合金长杆体垂直侵彻半无限厚钢靶的非相似材料模拟

从长杆体侵彻半无限钢靶的简化力学模型出发，根据影响侵彻宏观效果的主要物理参量，获得了侵彻效果非相似材料模拟的相似律．模拟分析和模型、原型的实验证明，在几何相似的条件下Ｈ６２黄铜杆侵彻ＬＹ１２半无限厚铝靶在侵彻深度方面与９３Ｗ钨杆侵彻３８ＣｒＭｏＡｌＡ钢靶是相似的．     

基于弯管-流线模型的长杆弹侵彻头部材料流动过程分析

为了研究长杆弹侵彻过程中弹体材料的二维流动特性,基于长杆弹高速侵彻流体动力学模型,结合侵彻过程质量守恒以及弯管-流线模型,发展以撞击速度、参考点角度、参考点半径为控制变量的二维弯管-流线侵彻模型。利用该模型计算分析了钨合金侵彻钢靶过程中弹体头部材料的流动特性,并与试验结果进行了对比。结果表明：长杆弹侵彻过程中弹体头部材料的流动呈非均匀分布特性,外侧流速小于内侧流速,且弹体头部材料压力呈梯度分布。二维弯管-流线模型可用于描述侵彻过程中弹体头部材料的流动行为,解释了弹体在侵彻最终阶段弹体头部由流体主导向固体主导转变的作用过程,揭示了侵彻孔道形状变化与弹体侵彻状态之间的关联机制。     

长管体垂直侵彻半无限靶筒化模型

长管体是异形侵彻体的重要组成部分。长管体侵彻靶板有明显的特殊现象，根据试验结果描述了长管体垂直侵彻半无限靶板的物理图像，建立了侵彻阶段的理论模型、进行了计算，并同长杆体进行了对比，计算与试验结果吻合较好。长管体侵彻时中间“靶芯”对侵彻过程的影响较大。初速范围在1300 m/s至1800 m/s之间时，长管体的侵彻深度与初速基本呈线性关系。长管体的侵彻能力小于同长度同质量同密度的长杆体的侵彻能力。讨论了长管体侵彻深度随内外径比的变化规律。在相同内外径比下侵彻深度随速度的增大而增大，相同速度下侵彻深度随内外径比的增大而减小，并在内外径比增大的某一值时急剧减小。本研究对伸出式穿甲弹的设计有一定的参考价值。     

爆炸成型弹丸成型过程中的断裂数值模拟及机理分析

为研究爆炸成型弹丸(EFP)轴向断裂机理,采用有限元分析软件LS-DYNA,引入Johnson-Cook失效模型及自适应算法,对典型EFP装药结构不同外曲率球缺形药型罩OFHC铜EFP成型过程中的断裂进行数值模拟,并通过实验进行验证。采用应力波理论分析了长杆形EFP轴向断裂机理并确定了速度梯度断裂临界值。研究结果表明:基于Johnson-Cook失效模型及自适应算法,采用LS-DYNA软件可较好地模拟EFP成型过程中的断裂现象;对于特定EFP装药结构的球缺形药型罩,存在药型罩曲率临界值使长杆形EFP发生轴向断裂;应力波理论计算所得速度临界值(60~83 m/s)与数值模拟所得EFP速度梯度断裂临界值(76 m/s)吻合较好。该研究结果对OFHC铜EFP的设计具有参考意义,理论分析方法可应用于确定长杆形EFP的速度梯度断裂临界值,并为新材料在EFP药型罩中的应用提供参考。     

钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板的SPH方法数值模拟

采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板作了数值模拟，给出了侵彻过程的物理图像。分析了玻璃层板间距对计算结果的影响。比较了玻璃的本构模型对数值结果的影响。通过对比实验数据，JH-2模型的计算结果明显大于实验结果，而Mohr-Coulomb盖帽模型得到的侵彻深度与实验更加吻合。进一步研究了侵彻深度对弹丸速度的依赖性，给出了钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板的侵彻深度经验表达式。     

异型侵彻体垂直侵彻半无限靶板试验研究

针对速度为1.4～1.9 km/s,长径比为20,在相同的质量和横截面积条件下,3种截面形状(三角形,四边形及圆形截面)的长杆体,时其垂直侵彻半无限靶板特性进行了试验研究.研究表明:在此速度范围区间,3种截面形状杆体的侵彻深度随速度变化趋势相同,但当着靶速度高于1.7 km/s时,三角形截面杆的侵彻性能最好,四边形次之,圆形截面杆最差.     

长杆弹垂直侵彻复合装甲机理的研究

为抵抗动能弹和破甲弹的侵彻，在车辆关键部位的防护采用复合装甲。根据长杆弹垂直侵彻均质半无限靶板的理论，建立了长杆弹垂直侵彻多层复合装甲的简化模型，对侵彻深度进行了数值模拟，讨论了陶瓷和玻璃钢厚度对复合装甲抗弹效果的影响，并通过实验研究加以验证，实验结果和数值模拟结果吻合较好。     

长杆弹侵彻半无限靶板的影响因素及其影响规律

针对长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板的问题,理论上分析了影响弹体侵彻效率的主要因素,并就其对长杆弹归一化侵彻深度的影响规律及机理进行了系统的探讨,得出了长杆弹截面形状、头部形状、长径比、入射速度、弹靶材料密度比、弹靶材料泊松比、弹靶材料强度在长杆弹侵彻过程中的影响机理和其对最终归一化侵彻深度的影响规律。这些结论能够对长杆弹、防护装甲以及防护工事的设计提供一定的科学依据。