基于SPH算法的爆破战斗部壳体破碎数值仿真研究

为研究爆破战斗部壳体破碎形成破片过程的数值仿真方法,采用SPH算法对爆破战斗部壳体破碎过程进行数值仿真,在战斗部建模过程中,炸药采用Lagrange单元,壳体和底盖采用SPH单元,三者网格之间定义耦合。同时通过基于Mott破片分布理论的Stochastic模型,计算获得了壳体破碎过程及其破碎后所形成破片的质量分布和初速,并与经验公式计算结果进行对比,验证了数值仿真方法的可靠性,为相关研究提供了数据参考和技术借鉴。     

基于物质点法的偏心起爆壳体动态破碎研究

对柱形壳体在偏心起爆条件下的动态破碎问题进行研究。用壳体动态破碎理论对偏心起爆柱壳的环周分裂特性进行分析,表明破片初速是环周分裂数的主要影响因素。编写了基于无网格的物质点法的计算动力学程序,并引入随机破坏模型。对柱壳偏心起爆的动态破碎进行了数值仿真研究。理论分析与数值仿真结果吻合较好。计算结果表明,偏心起爆能够有效提高定向区内的破片初速,两点偏心起爆时的破片速度增益大于单点偏心起爆约10%,两点起爆时的夹角(90°)对破片初速的影响不明显。随着定向区内破片初速的增加,壳体环周分裂数增加,破片个数也略有增加。     

高强度钢壳体战斗部爆炸破碎无网格法数值仿真

为研究高强度钢壳体战斗部破碎过程及质量和速度分布特征的数值仿真方法,以"飞鱼"导弹战斗部为例,壳体采用光滑粒子动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法进行战斗部爆炸驱动壳体膨胀及破碎过程的数值仿真,炸药采用Lagrange单元,壳体和端盖采用SPH单元,进行Lagrange与SPH算法耦合实现炸药爆炸驱动壳体破碎。通过选取不同尺寸的SPH粒子分别进行计算,获得破片数随SPH粒子尺寸变化的规律以及战斗部爆炸形成破片的质量与速度分布特征,并对比传统Mott公式和Gurney公式的工程计算结果,得到SPH粒子尺寸为0.25 cm时所建立的仿真模型与工程计算较为吻合。采用经过工程计算验证过的模型进行仿真计算,获得爆炸载荷作用下战斗部壳体各段与端盖的质量和速度分布规律、每个破片的质量与速度分布以及各段形成破片的飞散方向与飞散角。     

弹丸破片速度衰减规律研究

采用理论分析和试验测试相结合的方法,对弹丸破片的速度衰减规律进行了研究.通过理论分析得到计算弹丸破片迎风面积的数学模型,由试验得到某型远程杀伤弹破片的质量分布情况和初速分布情况,通过数值分析,用Matlab绘出了该弹破片速度衰减曲线.结果表明,初速和飞散距离相同的破片,破片质量越大,存速越大.该方法对于计算弹丸杀伤半径和杀伤面积有实际意义.     

基于LS-DYNA的自然破片战斗部数值模拟方法研究

为分析自然破片战斗部不同数值模拟方法的有效性,以非线性动力分析软件LS-DYNA为工具,采用单元失效法和节点分离法对战斗部壳体破碎过程进行研究,得到战斗部壳体飞散形态、半径膨胀曲线和破片速度曲线.通过对比壳体破片特征参数,分析不同建模方法对计算结果的影响.结果表明:单元失效法和破片最终飞散形态有较大区别,节点分离法从宏观唯象角度和实际情况较为符合.     

破甲弹弹丸破片初速理论计算方法研究

分析了破甲弹的爆炸过程．得出其壳体膨胀破裂后的各部分破片的飞散初速度大致相同。可以用同一数值来表示。引入有效装药理论来计算破片飞散初速度．进行了某型破甲弹破片初速实验，并对比分析了理论计算结果与所得实验数据。为破甲弹弹丸破片初速度提供了一种较为准确的计算方法。     

小口径榴弹自然破片形成过程的数值模拟

采用AUTODYN软件中基于Mott分布生成自然破片的Stochastic材料破坏模型,对30mm小口径榴弹壳体膨胀和自然破碎过程进行了数值模拟,获得了破片初速、飞散角沿轴向曲线分布及破片质量分布,仿真结果与破碎性试验回收破片的统计结果吻合较好。     

回火温度对50SiMnVB钢壳体形成破片性能的影响

为了获得不同回火温度条件对壳体形成破片性能的影响规律,选取3种回火温度下的50SiMnVB钢作为壳体材料,通过破片初速测定试验与水井静爆破片回收试验研究了50SiMnVB钢壳体形成破片的速度及质量分布等性能,并应用AUTODYN-3D有限元软件仿真研究了50SiMnVB钢壳体膨胀破碎形成破片的过程及破片速度、质量变化规律。研究结果表明,随着回火温度的不断升高,50SiMnVB钢壳体的破碎程度随之降低,形成破片的总数逐渐减少,但质量在1.0 g以上的有效破片数目逐渐增加,相对提高了77.4%,而不同回火温度条件对50SiMnVB钢壳体形成破片初速影响不大。     

弹体破片分布及破碎性系数计算

为了研究弹体破片分布与材料、炸药、壳体等的影响关系,以Mott模型为基础,通过切片的方法对弹体进行了理论分析.分析了破碎性系数B的主要影响因素,通过量纲分析得到了破碎性系数B计算公式.通过该公式得出了13 mm壁厚弹体破碎性系数,且得到破片数和破片质量分布,并与试验数据进行对比分析误差小于5％,是因为回收率和端盖的影响.提高破片回收率和排除端盖的影响,该破碎性系数计算公式可用于弹体破碎性分布计算.     

通过弹钢材料提升榴弹威力的原理与方法

针对典型的自然破片杀伤榴弹,研究通过弹丸壳体材料提升威力的原理与方法,为弹钢材料创新、发展与应用等提供理论和技术支撑。采用理论推导与试验研究相结合的手段,提出了通过调控弹钢材料的晶粒平均直径d和破碎尺度参数μ、实现有效破片数暨杀伤威力提升的原理与方法。试制了两种新弹钢40SiMn2X和50SiMnX,选择一种122 mm榴弹弹丸结构,进行制式壳体材料50SiMnVB和两种新材料各2发的静爆威力对比试验。研究结果表明,所提出的榴弹威力提升原理与方法具有科学性、合理性和实用性;新弹钢40SiMn2X和50SiMnX力学性能优越,对轻型装甲车辆和人员目标的杀伤威力半径比50SiMnVB分别提高了31.6%和12.3%,且均能够兼顾两种目标实现共同提升,具有重要的工程应用前景。     

炸药爆炸驱动壳体破裂及液体喷射过程试验研究

采用高速分幅照相技术对炸药爆炸驱动不同壁厚抛撒装置的壳体变形、裂纹产生,液体射流形成及其发展过程进行了试验研究,获得了清晰的试验图像.对回收破片观察和统计分析,发现两种厚度壳体的破裂方式存在较大差别:壳体厚度为3 mm时形成的破片面积较大,数量少,以长条形为主,而厚度为1.5 mm时破片面积较小,数量多.利用扫描电镜对...     

圆锥罩聚能射流形成过程的数值模拟

针对聚能装药爆破存在的问题,提出一种利用计算机对聚能装药爆破进行数值模拟的方法。通过有限元显式动力分析软件的显式算法对石油射孔弹圆锥型聚能装药爆破形成射流的过程进行数值模拟,分析了圆锥型聚能装药的射流速度的分布特性,并与带外壳的聚能装药的射流过程的模拟结果进行了对比。计算结果与圆锥型聚能射流的物理现象和规律相吻合,说明该计算模型和模拟方法合理、可行,对石油射孔弹生产及科研有一定的借鉴作用。     

新型复合药型罩结构参数对射流侵彻的影响

为了提高射流的穿孔直径,提出了包含球缺体和截锥体的复合药型罩,通过试验和数值仿真对该复合药型罩进行了研究。利用数值仿真的方法,通过三因素三水平正交设计试验,研究了球缺体外圆母线半径、装药长径比、炸高和壳体对侵彻深度的影响,并进行了线性回归分析。结果表明:数值仿真与试验具有较好的相符性,随着球缺体外圆母线半径的增大,侵彻深度减小; 装药长径比从0.8增加到1.2,侵彻深度变化不明显; 随着炸高的增加,侵彻深度增大; 增加壳体可使入孔直径增大100%以上,侵彻深度下降小于等于20.29%; 球缺体母线半径和壳体厚度是新型复合药型罩中影响侵彻深度的主要结构参数。     

柱形破片冲击带壳装药起爆判据研究

为得到柱形破片撞击带壳装药的临界起爆判据,在一维脉冲冲击起爆判据及长杆判据的基础上,构建一种破片撞击起爆带薄壳炸药的等效模型。将破片撞击带壳装药的过程等效为破片撞击裸装药,导出包含破片长度、直径以及炸药壳体厚度等参量的临界起爆判据,并利用仿真软件对所得结论进行模拟验证。仿真结果表明：当壳体厚度较薄时,冲击波冲击起爆是炸药发生爆轰的主控机制,数值模拟与理论计算结果基本一致,该起爆判据适用,且破片长径比存在临界值,当破片长径大于该临界值时,破片长径比的变化对临界起爆速度影响很小。     

混杂复合材料圆柱壳振动特性仿真研究

为了研究混杂纤维增强复合材料圆柱壳体的振动特性,基于有限元方法,建立混杂纤维增强复合材料圆柱壳体的数值模型。研究纤维混杂比例、边界条件、缠绕角、长径比L/R等参数与混杂纤维增强复合材料圆柱壳体的基频的关系。     

某高射速航炮供弹系统数值仿真分析

针对一种高射速航炮供弹系统工作时因卡弹造成航炮停射的现象,研究其故障原因。分析工作时局部弹带运动特性,基于复杂铰链连接的多刚体弹带模型编程建立数值仿真模型,仿真得到弹带尾部炮弹运动规律,与真实实验数据基本吻合。仿真分析结果表明：弹带尾部炮弹运动过程中垂直于运动方向的加速度过大,尾部炮弹存在摆尾现象导致供弹阻力增大,从而造成系统卡弹故障。     

预制破片初速和飞散角的数值模拟

为了获得预制破片战斗部破片的飞散规律,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对某底凹预制破片弹壳体的膨胀和预制破片的飞散过程进行了数值模拟,得到了预制破片初速和飞散方向角沿弹轴分布曲线,其结果与经验公式计算结果具有较好的一致性.     

螺旋切缝对PELE毁伤性能的影响研究

为了研究壳体螺旋切缝对PELE毁伤性能的影响规律,针对切缝数量N、切缝深度H、扭转程度T 3个因素,借助有限元软件并结合随机失效和断裂软化算法开展数值模拟研究,对比已有试验验证了仿真模型的可靠性。结果表明,T变化会对靶后破片的破碎性能和飞散性能产生较大的影响。T增大使破片有更好的破碎性能,形成的破片质量分布具有较大区别,破片排布呈螺旋状且平均飞散面积增大,破片之间空隙变小,提高了杀伤概率,T大于1.5后弹丸前端破碎程度加深,形成的破片数量增多,质量减小。通过正交优化方法确定了3因素3水平的数值模拟方案,对仿真数据进行极差分析得到T是影响PELE出孔孔径的主要因素,N次之,H最小,该研究设定的工况条件下,N=8,H=1.5 mm,T=1.5时,靶板的出孔孔径最大。     

高超声速锥导乘波体流场的数值模拟研究

为了验证乘波体的设计方法,对设计马赫数6的锥导乘波体的三维流场进行了数值模拟.研究表明:设计点无粘流场与基准流场吻合,符合乘波体的设计理论;粘性对锥导乘波体的升力系数的影响不大,对阻力系数有较大影响;数值模拟方法对乘波体的流场和性能计算是适用的.