装药在空气及混凝土靶中爆炸威力试验研究

文中对复合材料、D6A钢壳体装药在混凝土靶中的爆炸破坏效应进行了试验研究。分析表明，同样装药情况下，复合材料壳体装药爆炸产生的冲击波超压相对D6A钢壳体装药要高；复合材料壳体装药爆炸不会产生破片对远距离目标造成破坏；而D6A钢壳体装药爆炸产生的破片对远距离目标具有一定的杀伤效应；从混凝土靶中爆炸破坏效应来看，复合材料壳体装药在阻抗匹配方面要比D6A钢壳体装药好，且更利于爆炸冲击波的传播；同样装药情况下，复合材料壳体装药爆炸对靶体爆炸驱动有效能量大于D6A钢壳体装药。     

不同壳体装药在混凝土中爆破威力初步分析

文中对碳纤维复合材料、D6A钢壳体装药在混凝土中的爆炸破坏效应进行了初步研究,并结合波阻抗原理及能量方法对不同材料壳体装药爆破进行了对比分析。理论分析表明,由于碳纤维材料与混凝土及炸药材料的波阻抗比较接近,较钢壳体更适合冲击波的传播和爆炸能量的传递,因此,碳纤维复合壳体装药对混凝土结构的破坏范围较钢壳体装药更大。     

爆炸载荷对混凝土毁伤效应分析

利用LS-DYNA有限元软件模拟装药爆炸对混凝土介质毁伤效应，模拟结果表明爆炸冲击波超压是混凝土毁伤的主要因素，爆炸破片只产生局部效应，对结构的整体毁伤效应较小。爆炸气体对裂纹的产生和已有裂纹的扩展具有重要的影响。数值计算最大爆腔半径与经验预估基本一致。     

预制破片式带壳装药水中爆炸对人员杀伤能力的评估研究

对于带壳装药水中爆炸的研究以往主要关注于壳体材料、厚度以及壳体与装药间的空隙等参数变化对水中爆炸威力的影响,其水中爆炸时对人员的杀伤能力研究未见报道。鉴于现役制式武器多见预制破片式杀伤,因此以预制破片式带壳装药为研究对象,结合人员杀伤阈值,采用理论和试验研究相结合的方式对其水中爆炸时对人员的杀伤能力进行了评估。研究结果表明,理论分析和试验结果具有很好的一致性。预制破片式带壳装药水中爆炸时,预制破片在0.5 m以外无杀伤效果,对人员的杀伤主要表现为冲击波杀伤。单枚预制破片式带壳装药水中爆炸时冲击波的致死半径为1.2 m,重伤半径为4 m,伤害半径为7.8 m,震慑半径为31 m,31 m以外为安全范围。     

破片形状对复合靶抗侵彻性能影响的实验研究

采用系列弹道实验,研究了双层钢/铝爆炸复合靶在不同形状破片侵彻作用下的毁伤机理和抗侵彻性能。实验采用14.5 mm滑膛枪发射直径6 mm的钢质球形破片和边长4.2 mm的钢质立方体破片。基于实验结果,分析了不同形状破片侵彻下靶板的毁伤机理和破坏模式,讨论了破片形状、动能及靶板厚度分布等因素对复合靶抗侵彻性能的影响。结果表明:在球形破片和立方体破片的侵彻作用下,钢面板发生剪切冲塞破坏,铝背板发生延性扩孔破坏;复合靶板抗立方体破片侵彻性能优于抗球形破片侵彻性能;在球形破片的侵彻作用下,当靶板厚度一定时,复合靶板的抗侵彻性能随钢面板与铝背板厚度比的增大而提高,对于立方体破片则相反。     

带壳装药热爆炸冲击波超压测量及分析

冲击波压力是评估炸药爆炸效应的重要参数,冲击波压力的特征与装药形式和起爆方式密切相关.介绍了带壳装药热爆炸模式下的装药周围空气中的冲击波超压的测量方法和测量结果,并结合爆室结构,对结果进行了深入分析.带壳装药爆炸时,由于电动效应及爆炸产物和壳体之间的摩擦,会产生电磁辐射,且电磁辐射信号持续时间和复杂程度与裸露炸药爆炸时...     

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。     

圆柱薄壳装药破片冲击毁伤实验

研究单个破片冲击下圆柱薄壳装药的毁伤效应.采用12.7 mm弹道枪、通靶测速仪和高速摄影机组成实验系统,进行1.0～1.7 km/s速度范围内球形和圆柱形钢、钨合金破片对圆柱薄壳装药靶标的冲击实验,通过高速摄影捕捉装药受冲击瞬间的物理现象;对试验后未发生反应炸药进行扫描电镜(SEM)观察.据此,分析不同破片冲击下圆柱薄壳装药的毁伤效应,确立了不同破片冲击下圆柱薄壳装药的毁伤模式.     

战斗部破片对舰船毁伤效应研究

半穿甲反舰导弹战斗部可穿透水面舰船甲板后在其内部爆炸,依靠装药的爆炸冲击波和壳体的爆炸破片对目标造成致命性打击。分析了半穿甲反舰导弹战斗部爆炸破片对舰船目标的侵彻过程及毁伤机理;根据莫特公式、格尼方程、破片衰减公式和侵彻公式等,理论计算了七种典型的反舰导弹战斗部破片对水面舰船结构的穿甲效应,获得了战斗部破片质量、初速度、终点速度、打击动能和穿甲厚度等参数,对比分析了各类导弹的战斗部毁伤特性。     

杆式战斗部对柱壳装药的毁伤实验研究

利用某原型杆式战斗部对带防护的柱壳装药模拟靶进行了易损性毁伤实验研究。针对离散杆式破片毁伤和冲击波超压毁伤的实验结果进行了毁伤效应分析,与常用的Jacobs判据进行了对比。结果表明,离散杆式破片和冲击波超压引爆带防护的柱壳装药较难,但可对目标结构进行毁伤。     

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。     

带装甲钢背板的钢纤维混凝土靶抗侵彻试验及数值模拟研究

为了研究钢纤维混凝土抗侵彻性能,对带装甲钢背板的高强度钢纤维混凝土靶进行12.7 mm 穿甲弹、长杆弹高速撞击侵彻试验。根据背靶侵彻深度试验结果,采用防护系数评估复合靶的抗侵彻性能。采用细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model、弹塑性模型和Johnson-Cook屈服准则分别描述钢纤维混凝土、弹体和装甲钢靶的材料力学响应,建立了混凝土侵彻问题的有限元-离散元耦合数值仿真模型。通过对比钢纤维混凝土破坏形态和背靶侵彻深度,验证仿真模型对于钢纤维混凝土侵彻问题的适用性。针对3种代表性侵彻工况,模拟分析复合靶间隙以及钢纤维含量对于侵彻响应的影响。仿真结果表明：相比含间隙的复合靶,无间隙的约束条件能够明显减小背靶侵彻深度;钢纤维含量对于背靶侵彻深度几乎没有影响而对混凝土靶破坏形态有较大影响。进一步仿真分析12.7 mm穿甲弹贯穿钢纤维混凝土靶板响应影响因素,得到：圆柱靶直径大于30倍弹径时, 弹体贯穿出靶速度趋于收敛;随着靶体厚度增小,剩余速度与撞击速度趋近于线性关系。     

不同材料壳体对熔铸装药过程传热影响分析

为了解不同壳体材料熔铸装药过程的传热情况及探针提升速度变化趋势,对壳体装药热探针护理过程中传热学进行分析.以钛合金、铬镍钢及铝合金为例,通过单层圆筒壁常规稳态导热微分方程进行传热学分析,推导出探针提升速率影响关系方程,并分别对钛合金、铝合金、铬镍钢3种壳体材料传热学进行比较研究.结果表明:在壳体材料不同,其余相同的条件下,探针提升速率随壳体导热系数的增加而降低,且呈1阶指数衰减变化,当壳体导热系数大于75 W/(m·K)时,曲线基本趋于水平.同一材料壳体,探针提升速率随环境温度的增加而降低且呈斜率为负值的直线变化关系,不同材料壳体,当环境温度较低时,探针提升速率相差较大,当环境温度达到某一最大值时,探针提升速率相同.     

聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料加固钢板抗冲击力学性能研究

为提升纯聚脲加固钢板的抗冲击力学性能,提出在传统纯聚脲加固层中添加编织玻璃纤维网格布的技术增强措施。采用有限元数值模拟方法对比研究了纯聚脲加固层和聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料加固层加固钢板的抗冲击力学性能。利用大型激波管试验结果,验证了数值计算结果的可靠性。结果表明：编织玻璃纤维网格布可提升纯聚脲加固层的加固性能,减小纯聚脲加固钢板整体变形和动能;在编织玻璃纤维网格布容许添加层数范围内,与纯聚脲加固层相比,钢板采用聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料加固层后峰值动能最大可降低28%;聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料加固层内能最大可达到纯聚脲加固层的2.75倍。     

爆炸驱动燃料抛散的非理想化特征

利用LS-DYNA对燃料空气炸药(FAE)装置中心装药不耦合系数(De)的最佳值、中心装药偏移和壳体单侧弱化所引起的燃料抛散的非对称性特征进行了研究。计算结果表明:中心装药的不耦合系数并非越大越好,在本研究中,De=2时最佳;中心装药负偏移2 mm时,燃料在正方向抛散速度增大6 m·s-1,在负方向的抛散速度减小13 m·s-1,负偏移量增大,负方向抛散速度减小和正方向抛散速度增大的趋势更加明显,说明中心装药的偏移对FAE燃料的抛散有同向抑制,反向促进作用;FAE装置壳体出现单侧弱化时,装置两侧燃料的抛散速度都降低,同等条件下,采用聚氯乙烯壳体的FAE装置两侧燃料抛散速度减小程度小于采用钢制壳体的FAE装置,这说明速度的减小在使用弱约束时表现轻微,使用强约束时表现显著。     

芳纶复合材料对球形弹丸的抗贯穿性能研究

以芳纶纤维织物为增强材料、聚氨酯为树脂基体的芳纶复合材料,进行了2.05 g钨合金球、1.03 g钢球和4.50 g钢球的抗贯穿性能研究,并分析了芳纶复合材料对以上3种典型球形弹丸的抗弹性能差异。试验结果表明:芳纶复合材料的抗贯穿性能与测试过程中采用的弹丸种类有关,采用2.05 g钨球时较低,采用1.03 g钢球时较高,采用4.50 g钢球时居中。进而提出了一种新的芳纶复合材料抗贯穿性能表征方法,即直接作用面积比吸收能(PSEA)法。PSEA值在芳纶复合材料受到材质相同的球形弹丸冲击时基本相同,据此在芳纶复合材料对某种球形弹丸的弹道极限速度已知时,可计算出对其它球形弹丸的弹道极限速度。验证结果表明:弹道极限速度的计算值和实测值相差1%~6%.     

柔性线型聚能切割器的应用研究

从聚能射流形成及侵彻理论出发,总结了影响聚能射流穿深的因素,根据这些因素的分析及工程实际条件,设计并制造了一种铅质外壳柔性线型聚能切割器,对10 mm厚的45′钢板和斜支撑上截取的钢板进行聚能切割实验,发现线密度为158 9·m-1,炸高为2.4 mm的柔性线型聚能切割器完全贯穿45#钢板和斜支撑上截取的钢板;把此种柔...     

高应变率下金属柱壳动态变形及形成破片特性研究

针对高应变率下金属柱壳动态变形及断裂响应问题,以50SiMnVB钢和40CrMnSiB钢壳体材料为研究对象,应用超高速摄影技术以及Autodyn数值模拟软件研究了壳体在高应变率下的动态变形过程。获得了壳体外壁自由面径向位移以及速度变化规律,并对回收所得破片的尺度分布规律以及断裂特性进行了分析。结果表明:壳体内部裂纹贯穿整个壁厚发生在20~25μs之间;40CrMnSiB钢壳体达到的稳定速度比50SiMnVB钢壳体提高了8.1%;试验回收所得壳体环向方向断裂形成的破片宽度变化呈正态分布,且40CrMnSiB钢壳体形成的破片质量在0.1 g以上数目比50SiMnVB钢壳体增加了49%,破碎程度更加严重。     

弹丸低速贯穿纤维与金属组合薄靶板的试验研究

为研究半穿甲战斗部动能侵彻下舰船舷侧复合装甲结构的抗穿甲机理,以均质钢板前置复合材料板模拟舰船舷侧复合装甲结构,采用低速弹道冲击试验,研究了结构的典型破坏模式和吸能机理,分析了前置复合装甲板的面密度对组合结构靶板整体抗穿甲性能的影响。在此基础上,根据靶板的破坏模式,得到了球头弹丸低速贯穿组合靶板的剩余速度预测公式。结果表明,组合靶板在弹丸低速冲击下主要呈现局部破坏,前置复合装甲板的破坏模式主要为纤维拉伸断裂,迎弹面存在少量的纤维剪切断裂,而钢质背板则主要呈现花瓣开裂破坏;组合靶板的整体抗弹性能随前置复合装甲板面密度的增加而提高;将理论预测剩余速度值与实验结果进行了比较,二者吻合较好。