带隔板中空装药的EFP成型研究

为了得到适用于带隔板中空装药的爆炸成型弹丸战斗部的药型罩结构,通过数值计算对带隔板中空装药的EFP战斗部成型过程进行模拟,分析了EFP成型过程中药型罩表面微元的轴向速度和径向速度随距罩中心距离的变化曲线,得到了大锥角罩和球缺罩结构情况下EFP的成型规律。分析带隔板中空装药的EFP战斗部采用这2种药型罩结构形成EFP的特点,大锥角罩形成的EFP有良好的尾裙结构但头部形状不佳,球缺罩形成的EFP有良好的头部形状但尾裙结构不佳。弧锥结合罩综合这2种形状药型罩的优点,可以形成具有良好头部形状和尾裙结构的EFP。优化设计了一种弧锥结合罩结构并进行了试验验证,试验结果与数值模拟结果吻合较好。     

高速杆式弹丸初步研究

根据高速杆式弹丸的特点和经典射流理论分析高速杆式弹丸的成型条件,提出了高速杆式弹丸的设计准则。应用LS-DYNA软件对设计的变球缺罩装药结构进行数值模拟,得到该装药结构下高速杆式弹丸的成型过程和成型机理。通过模拟计算得到了药型罩结构参数和起爆方式对弹丸成型的影响规律,并初步确定药型罩结构参数间的相互关系:药型罩直径D,内径R1=(0.55～0.6)D,外径R2=(0.58～0.62)D,药型罩高度为H=(0.3～0.35)D,半锥角α=82°～86°。     

爆炸成型弹丸药型罩结构分析

通过爆炸成型弹丸（ＥＦＰ）物理模型的计算结果分析了球缺罩和大锥角罩ＥＦＰ的形成过程，并由实验结果给予证实，最后对ＥＦＰ罩的设计进行了探讨。     

锥角和壁厚对多爆炸成型弹丸成型影响的数值模拟

为研究药型罩锥角和壁厚对多爆炸成型弹丸成型的影响,利用ANSYS/LS-DYNA软件对多爆炸成型弹丸的成型过程进行数值模拟。研究结果表明:多爆炸成型弹丸中心处药型罩锥角采用130°～140°、边缘处药型罩锥角采用145°～155°、药型罩壁厚采用2.5～3.5mm时,其侵彻性能较好。研究结果可为多爆炸成型弹丸的设计提供参考。     

贴隔板法在尾翼EFP成型中的应用研究

采用LS—DYNA对在药型罩上粘附隔板结构形成带尾翼型爆炸成型弹丸（explosively formed projeetile，EFP）进行三维数值模拟，从药型罩微元压跨速度和压力的角度初步探讨了形成尾翼型EFP的机理，对同一直径的大锥角型、球缺型和弧锥结合型药型罩形成的尾翼型EFP进行了对比分析，三种结构药型罩均能形成较为明显的尾翼，其中大锥角型药型罩得到的EFP速度最高。数值计算结果表明，EFP尾翼数与药型罩上所粘贴的隔板数一致，三种不同结构药型罩上粘贴四个隔板，得到的尾翼数均为四个。通过实验，对贴隔板法形成尾翼EFP做了进一步验证，实验结果与数值模拟结果基本一致。     

双层球缺药型罩形成杆式射流断裂特性研究

为提高大炸高攻击坦克顶甲的威力性能,针对大炸高下双层罩形成杆式射流的断裂情况,设计了球缺型药型罩装药结构,利用LS-DYNA软件对杆式射流的成型与断裂进行模拟仿真,对比单层罩与双层罩形成射流断裂情况。利用静破甲试验,同时运用闪光X光照相技术记录了两种罩结构的射流断裂情况。研究结果表明:在大炸高条件下,两种药型罩形成射流均发生断裂,而采用铜/铝双层球缺罩形成的复合杆式射流断裂情况更均匀、稳定且头部射流粒子间速度梯度明显变小;相同装药条件下,铜/铝双层球缺罩形成射流的侵彻能力相比单层纯铜球缺罩射流提高11.2%。     

基于量纲分析法的EFP速度计算模型

爆炸成型弹丸的速度是影响EFP战斗部侵彻能力的一个重要因素.基于量纲分析与数值计算相结合的方法建立了一种求解球缺罩EFP速度的计算模型,并对计算模型进行了算例分析.结果表明,该模型可以定量反映EFP速度与装药长度、药型罩内径、罩顶厚度之间的函数关系,其计算结果和算例的计算结果吻合较好,可以对球缺罩EFP战斗部的设计提供参考.     

爆炸成型弹丸性能参数灰关联分析

为了分析药型罩和装药参数对爆炸成型弹丸成型的影响,采用数值模拟方法计算出18种不同方案下EFP成型后的性能参数,基于灰理论对影响EFP成型性能的参数进行了灰关联分析.结果表明:影响EFP速度的主要因素依次为装药爆速、装药密度、药型罩锥角、装药高度、药型罩材料密度、药型罩壁厚;影响EFP长径比的主要因素依次为装药爆速、装药密度、药型罩材料密度、装药高度、药型罩锥角、药型罩壁厚;研究结果可为EFP战斗部优化设计和毁伤性能的提高提供参考.     

双模战斗部结构正交优化设计

应用LS-DYNA仿真软件,结合正交优化设计方法,对弧锥结合形药型罩双模战斗部进行了正交优化设计研究.分析了结构参数(圆弧曲率半径、锥角、药型罩壁厚及装药高度)对双模毁伤元成型性能的影响规律,同时讨论了弧锥结合罩的弧度部分与锥度部分比例的大小对双模成型的影响.数值模拟结果表明:两次优化结果均说明药型罩壁厚是确定头部速度的主要因素,锥角是确定长径比和头尾速度差的主要因素;当第二次优化的各因素水平分别为圆弧曲率半径是0.45倍装药口径,锥角是145°,壁厚是0.04倍装药口径,装药高度是1.0倍装药口径,即弧度部分所占的比例较小时,得到的爆炸成型弹丸(EFP)和聚能杆式侵彻体(JPC)成型效果都较好.     

爆炸成型弹丸成型因素的正交设计研究

以球缺型爆炸成型弹丸(EFP)为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA,计算分析了药型罩曲率半径、药型罩壁厚、装药长径比、壳体厚度4种因素对爆炸成型弹丸速度的影响规律.结果表明:随着药型罩曲率半径、装药长径比、壳体厚度的增大以及药型罩壁厚减少,EFP的速度增大.在此基础上以爆炸成型弹丸速度为指标,应用正交设计方法对这4个因素对EFP速度的影响主次关系进行了分析研究.结果表明药型罩壁厚是主要影响因素,并得到了4种因素各水平的最优组合.     

Numerical Simulation of High Performance Shaped Charge Penetrating Concrete Targets

Tandem warhead systems consist of a precursor shaped charge and a following kinetic energy projectile containing high explosive filling. This paper presents a numerical simulation analysis of the penetration forming and the process in which the shaped charge penetrated into concrete targets by using AUTODYN software. The shaped charge is consist of different materials, different standoff, different liner curvature and thickness. Parameters for the liner structure which can detemine ideal aperture and penetration depth are acquired. The simulation results are in agreement with them of the experiment.     

应用数值模拟和灰色理论计算分析聚能装药参数对聚能侵彻体成型性的影响

通过数值模拟研究了药型罩及装药参数对聚能射流成型性能的影响,在此基础上,运用灰关联理论对影响侵彻体性能的各个参数的灰关联度进行了分析。结果表明,药型罩高度、壁厚、锥角、装药高度是影响侵彻体成型性能的主要因素,改变药型罩高度可以实现对侵彻体成型性的控制,药型罩壁厚对侵彻体最后成型产生较大影响,药型罩锥角可以有效控制侵彻体头部和尾部速度差,灰关联分析结果可以作为药型罩设计中优先考虑的重要参数。     

一种双模态EFP战斗部的数值仿真

针对同一成型装药形成多模毁伤元问题,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用流固耦合方法,对在药型罩前加装一刻槽圆环形成带尾翼爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)的成型过程进行了数值模拟,结果表明,该装药结构能形成带有8个尾翼的EFP,带尾翼EFP的长径比是EFP长径比的2.75倍,其头部速度比EFP增加了15%,实现了带尾翼大长径比EFP和EFP两种模态的转换。      

药型罩锥角对聚能杆式侵彻体影响的数值分析

为研究药型罩锥角对聚能杆式侵彻体的影响,运用AUTODYN 软件建立聚能装药模型,对90?～130?大 锥角药型罩形成的聚能杆式侵彻体进行数值模拟。建立装药结构有限元模型,研究不同锥角药型罩形成的聚能杆式 侵彻体在同一时刻、同一炸高下的成型情况,分析在5 倍装药口径炸高条件下聚能杆式侵彻体对均质靶板的侵彻情 况,得到在装药口径和高度一定的前提条件下,药型罩锥角对聚能杆式侵彻体成型参数的影响规律。研究结果表明： 药性罩锥角在100?～110?时,形成的聚能杆式侵彻体具有较好的连续性、稳定性与侵彻性能,可为聚能杆式侵彻体 战斗部的设计及应用提供参考。     

药型罩锥角对聚能杆式侵彻体影响的数值分析

为研究药型罩锥角对聚能杆式侵彻体的影响,运用AUTODYN 软件建立聚能装药模型,对90?～130?大 锥角药型罩形成的聚能杆式侵彻体进行数值模拟。建立装药结构有限元模型,研究不同锥角药型罩形成的聚能杆式 侵彻体在同一时刻、同一炸高下的成型情况,分析在5 倍装药口径炸高条件下聚能杆式侵彻体对均质靶板的侵彻情 况,得到在装药口径和高度一定的前提条件下,药型罩锥角对聚能杆式侵彻体成型参数的影响规律。研究结果表明： 药性罩锥角在100?～110?时,形成的聚能杆式侵彻体具有较好的连续性、稳定性与侵彻性能,可为聚能杆式侵彻体 战斗部的设计及应用提供参考。     

大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土介质侵彻研究

采用脉冲X光照相、威力效应实验及数值模拟方法,对两种不同形状的大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土的侵彻能力进行了研究,实验测试获得了大锥角截顶药型罩装药结构形成的爆炸成型杆式侵彻体的形状、头尾速度及对混凝土靶的侵彻参量;采用AUTODYN-2D程序对两种结构药型罩聚能装药的成形过程和侵彻过程进行了数值模拟.结果表明,相比于大锥角截顶药型罩,大锥角球缺型药型罩所形成的爆炸成型杆式侵彻体在混凝土靶中形成的孔道更能满足复合侵彻战斗部对一级侵彻的要求.     

一种非轴对称装药结构高速成型弹丸形成数值模拟

提出了一种非轴对称成型装药结构,研究一种水滴状的高速成型弹丸,采用LS-DYNA动力学分析软件对成型过程进行了数值模拟,并与常规轴对称成型装药在多点起爆下形成高速成型弹丸进行了对比分析。结果表明:本文提出的非轴对称装药结构形成的高速成型弹丸头部速度达到了3 400m/s,较常规成型装药提高了16%以上,且可获得水滴状的高速成型弹丸,对目标具有更大的侵彻能力。研究结果可为新型成型装药结构的设计提供参考。     

一种超聚能装药结构的仿真

为了得到一种新型的可形成较传统射流更高速度的聚能装药结构,利用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D对其成型过程进行了数值仿真,并应用应力波基础、冲击力学等相关理论进行分析。研究表明：选用铜、钽、钨作为“蘑菇形”药型罩的材料可以得到速度在8800～13000 m／s且具有良好成型效果的高速射流。分析了药型罩壁厚和下辅助药形罩二的半径结构参数对射流速度的影响,结果表明,减小药型罩厚度或增大下辅助药形罩的半径可以有效提高形成射流的速度,但速度超过13700 m／s后成型效果变差。根据研究成果可以得到“蘑菇形”药型罩各部分材料的搭配规律及其成型规律。     

杆式射流与射流转换的双模战斗部优化设计

综合运用理论分析、仿真计算和试验研究,优化设计了实现杆式射流（JPC）与射流(JET)转换的双模战斗部。理论分析了单点起爆与环起爆条件下药型罩压垮变形情况,数值仿真优化了成型装药结构参数,包括药型罩锥角、药型罩弧度半径、药型罩壁厚和装药高度,找出了实现JPC与JET双模转换的起爆方式及结构参数匹配关系：采用单点起爆形成JPC,环起爆形成JET,选取药型罩锥角为80°~100°,药型罩弧度半径为0.1倍装药口径,药型罩壁厚匹配锥角设计,装药高度为0.9倍装药口径。针对优化结构进行了X光成像试验研究,试验结果与仿真结果误差在8%以内。综合运用理论分析、仿真计算和试验研究,优化设计了实现杆式射流（JPC）与射流(JET)转换的双模战斗部。理论分析了单点起爆与环起爆条件下药型罩压垮变形情况,数值仿真优化了成型装药结构参数,包括药型罩锥角、药型罩弧度半径、药型罩壁厚和装药高度,找出了实现JPC与JET双模转换的起爆方式及结构参数匹配关系：采用单点起爆形成JPC,环起爆形成JET,选取药型罩锥角为80°~100°,药型罩弧度半径为0.1倍装药口径,药型罩壁厚匹配锥角设计,装药高度为0.9倍装药口径。针对优化结构进行了X光成像试验研究,试验结果与仿真结果误差在8%以内。