不同侵彻速度下的加筋靶与均质靶的等效

在穿甲力学的理论中,对于舰船结构在冲击载荷作用下的侵彻问题基本上是针对均质靶板的,而对于带有加强筋结构靶的研究甚少.本文采用数值仿真软件LS-DYNA3D对加筋靶和均质靶在不同速度下的侵彻过程进行了模拟.通过数值拟和,建立了舰舷结构与均质靶板的等效关系,得出加筋靶与均质靶的等效厚度与侵彻速度具有相关性,即对于不同的侵彻速度,加筋靶具有不同的等效厚度.当速度接近500m/s时,所等效的厚度与从极限穿透速度角度考虑所等效的厚度基本相同.……     

不同侵彻速度下的加筋靶与均质靶的等效

在穿甲力学的理论中,对于舰船结构在冲击载荷作用下的侵彻问题基本上是针对均质靶板的,而对于带有加强筋结构靶的研究甚少.本文采用数值仿真软件LS-DYNA3D对加筋靶和均质靶在不同速度下的侵彻过程进行了模拟.通过数值拟和,建立了舰舷结构与均质靶板的等效关系,得出加筋靶与均质靶的等效厚度与侵彻速度具有相关性,即对于不同的侵彻速度,加筋靶具有不同的等效厚度.当速度接近500m/s时,所等效的厚度与从极限穿透速度角度考虑所等效的厚度基本相同.     

等面密度钢/铝组合靶的抗侵彻性能研究

金属靶板的抗侵彻性能一直以来都是被重点关注的研究领域。为明确结构参数对钢/铝组合结构抗步枪弹垂直侵彻性能的影响,建立了步枪弹侵彻钢板和铝板的数值计算模型,并通过弹道冲击实验进行了验证;进而基于数值计算模型分析了相同厚度下钢-铝、铝-钢的组合形式、靶板间距对组合靶板抗侵彻性能的影响。仿真结果表明：相同厚度下,钢板在前的组合形式优于铝板在前的靶板,但不同组合形式的层板间距对其抗侵彻性能影响较小;另外,比较了不同初速度下钢-铝厚度比的变化对组合靶板的抗侵彻性能影响,均呈现出随厚度比增加,抗侵彻性能先降低后增加的趋势,最终趋于一个稳定值。变化过程中存在一个抗侵彻性能最差的低点,在结构设计中应尽可能避开。最后,依据 R-I 公式拟合了仿真数据,得到了步枪弹侵彻钢-铝组合结构的弹道极限公式。研究结果可为组合靶板的抗侵彻性能设计和人员、物资防护提供参考。     

模型参数对射流侵彻半无限靶板的影响研究

研究聚能装药侵彻半无限靶板的数值模拟计算中,靶板有限元模型的轴向尺寸、径向尺寸以及网格边长对于仿真结果至关重要.为了找出合理的靶板模型尺寸和网格边长,应用动力学分析软件AUTODYN-2D,对口径56mm,半锥角30°的药型罩侵彻半无限靶扳进行了数值仿真,得到了侵彻深度,孔径和仿真计算时间与靶板有限元模型极限尺寸和模型网格边长的关系.结果分析发现,射流半径与网格边长的比例为5,靶板厚度与侵深比例为1.4,靶板半径与侵深比例为0.3比较合适.仿真结果可以为数值模拟和试验设计提供参考.     

基于神经网络的长杆弹侵彻能力预测模型

装备毁伤效应快速评定与预测,一直是装备使用人员、战场抢修人员所关注的重要问题,针对上述问题,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对钨合金长杆弹侵彻中厚钢靶板全过程进行了数值模拟并进行了详细分析,同时通过均匀试验与数值仿真得到了弹体侵彻钢靶板的终点效应样本数据,然后利用BP神经网络对样本数据进行训练,从而构建了不同速度钨合金长杆弹侵彻不同厚度钢靶板后的剩余质量与剩余动能预测模型,实现了对钨合金长杆弹毁伤效应的快速预测,预测结果较为理想,为装备毁伤效应快速评定提供了基础.     

截锥形弹丸侵彻双层靶板的数值模拟研究

运用ANSYS／LS—DYNA模拟截锥形弹丸以低于靶板弹道极限的速度对由不同材料的厚薄靶板组成的双层金属靶板的正侵彻情况,并与2种材料同厚度的单层靶板进行比较。计算表明,双层靶板中,厚薄靶板的放置顺序对靶板整体的防护性能有很大的影响。当高强度的厚靶板放置在前,低强度的薄靶板放置在后时,靶板整体的防护性能低于厚薄靶板相反放置时的防护性能。但这2种靶板的防护性能均低于由高强度材料构成的同厚度的单层靶板。     

基于引信过载控制靶后起爆位置的数值研究

在引信靶后起爆位置问题的研究中,为了研究控制弹丸侵彻贯穿混凝土靶板后在一定距离起爆的有效方法,采用仿真软件对动能侵彻弹侵彻混凝土厚靶进行仿真,通过对靶板材料失效模式等的选择以及弹体、引信的分离建模,获取了仿真引信部位侵彻过载信号.进一步对侵彻过载信号进行滤波处理,得到了与试验基本吻合的侵彻过载信号曲线.通过对过载曲线进行积分处理,得到的弹丸出靶速度与延期起爆时间的乘积,为弹丸的靶后起爆距离.通过起爆试验对改进方法进行验证,得到的试验起爆位置与仿真计算起爆位置较吻合.     

陶瓷复合结构抗侵彻行为的近场动力学研究

使用近场动力学常规态理论对于弹体高速侵彻陶瓷/金属复合靶板进行了数值仿真,并讨论了态理论中的适用性问题.分别采用弹性和J2率无关弹塑性本构模型进行了陶瓷/金属靶板的PD建模,模拟了刚性弹体高速侵彻陶瓷复合靶板的过程,获得了弹体的速度时程曲线、靶板的破坏模式及靶板飞溅的情况,并将仿真结果与有限元结果及实验对比.采用不同的影响函数及近场作用范围计算得到靶板的裂纹扩展模式.结果表明通过采用合适的本构模型PD方法可以有效准确地模拟复合靶板受弹体高速侵彻的全过程,存在较优的影响函数与近场作用范围使得计算结果准确.     

基于ANSYS/LS-DYNA高速弹头冲击仿真

高速弹头的侵彻问题是军工防护等领域研究的一个重要课题；采用有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA为平台对高速弹头侵彻靶板的过程进行了数值模拟；选取Johnson-Cook本构模型来描述侵彻过程,得到了速度为1 300 m/s的子弹侵彻6 mm靶板的速度、加速度、能量变化曲线和VonMises应力云图,从而直观地显示靶板的变形情况和动态响应,有助于分析高速弹头的撞击过程；验证了ANSYS/LS-DYNA有限元仿真在分析侵彻问题中的可行性和优越性,对改进弹头和防护材料设计具有重要意义；并为防护材料设计进行高速冲击实验的研究提供了新的途径和思路。     

基于ANSYS/LS-DYNA的加筋板入水冲击仿真

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件数值模拟入水冲击问题,重点研究平板类结构体入水冲击数值仿真和冲击荷载作用下的结构动力响应;首先采用ANSYS前处理器建立平板和十字加筋板入水冲击数值模型,然后通过LS-DYNA求解器数值计算入水冲击的动力响应,并分析比较了各个模型计算得到的位移、等效应力、压力等变量变化,最后得出以下结论,加筋板具有吸收更多人水冲击能量的作用,且耐撞性更强,结构更偏于安全.     

爆破炸药环型药型罩设计仿真研究北大核心CSCD

在爆破药罩优化设计中,中空环型药型罩能够实现对靶板的大口径切割,可用于串联战斗部前级装药,但实际应用中存在环型药型罩内壳体汇聚对后级战斗部造成侵彻毁伤,环形射流对间隔靶板的后续侵彻能力不足。为解决以上问题,设计一种环型-球缺组合药型罩作为新型前级聚能装药,利用LS-DYNA软件对组合药型罩的成型及侵彻双层间隔靶板过程进行数值仿真,分析对比不同起爆方式及曲率半径下组合药型罩的成型机理。仿真结果显示,环形起爆方式优于中心与环形组合起爆方式;曲率半径由大到小的中心球缺罩可依次形成长杆EFP、杆式侵彻体等毁伤元,高速杆式侵彻体对间隔靶板侵彻效果更好。上述组合式药型罩从结构上消除了原药型罩内壳汇聚形成的侵彻毁伤问题,并对周向的环型罩产生环形射流主要用来对目标外层壳体切开孔洞,中心的球缺罩产生高速杆式侵彻体起到增强对目标间隔结构的后续侵彻毁伤作用,结果为实现目标的多模毁伤效应研究提供了科学依据。     

弹丸侵彻靶板动能测试方法研究

弹丸动能是评价枪械毁伤能力的重要参数,现有动能测试主要采用动能公式进行间接测量,方法单一。从声发射技术的角度进行弹丸动能测试的研究,开展典型7.62 mm弹丸侵彻铝合金靶板的数值模拟研究,并获取声发射信号幅度和均方根(RMS);分别构建RMS和幅度值与动能的数学模型,其中构建的方程决定系数分别达到0.9936和0.9803;组建弹丸动能测试系统并实施弹丸侵彻动能试验,与铝箔靶测速试验对比分析结果表明:构建的RMS、幅度特征值和弹丸动能的数学模型具有合理的拟合精度,并且幅度参数表征弹丸动能的精度更高,两次试验测量误差分别达到12.7%和3.1%。所提出的声发射弹丸动能测试方法为弹丸动能直接测量提供了一种新概念解决方案。     

超空泡射弹对硬铝薄板的斜侵彻特性研究磁

运用ANSYS／LS‐DYNA动力学仿真软件对超空泡射弹斜侵彻硬铝薄靶进行数值模拟,获得了不同弹着角和攻角下破口形状尺寸、射弹运动轨迹、弹道极限速度等参数的变化规律,从定性的角度着重探讨了弹着角和攻角的存在对侵彻效能的影响。仿真分析表明,侵彻过程中弹着角和攻角的存在会引起弹道的偏转和射弹应力的升高,从而降低射弹的侵彻能力。然而弹着角和攻角均会导致靶板损坏尺寸的增大,更有利于靶板的毁伤。     

基于SPH法的不同材料弹芯侵彻半无限靶的数值模拟

小口径舰炮所使用的尾翼脱壳穿甲弹是舰船最后一层主动防御,鉴于穿甲弹弹芯新材料研发难度大、周期长的现状,着眼目前认知度较深入的数种弹芯材料的复合运用,在1000m/s着速条件下,分别对钢、碳化钨、93钨、钢套钨、钢套碳化钨以及前钨后钢等六种弹芯侵彻半无限钢靶的过程,开展数值模拟研究。通过仿真结果的分析,得出不同材料和结构的弹芯间侵彻能力和效果的对应关系,为舰炮用尾翼脱壳穿甲弹的能力逐步提升提供数值模拟参考。     

弹体头部形状对穿甲爆破弹穿甲性能影响的仿真

为给某穿甲爆破(Armor Piercing High Explosive, APHE)弹优化设计提供参考,运用ANSYS/LS DYNA对某小口径火炮穿甲爆破弹以不同着角、不同着速侵彻不同厚度均质钢靶板的过程进行仿真,得到弹丸穿靶过程中的速度变化规律以及穿靶后的形态、存速和剩余动能等.仿真结果表明：对弹体头部形状和尺寸进行优化设计可以提高弹丸的穿甲性能,其中将弹体头部改为截锥形,弹丸穿靶后剩余动能提高5.3％;弹体头部形状对弹丸穿甲强度也有影响,其中尖锥形最差,截锥形最优;随着着角的增大,弹丸剩余动能越来越小,当着角达到65°时会出现跳弹现象.     

弹体侵彻多层混凝土靶板的引信层目标识别方法研究

为解决侵彻多层混凝土靶板过载层间粘连影响引信计层精度的问题，提出了弹体侵彻多层混凝土靶板的引信层目标识别方法。首先通过模态分析得到弹体一阶轴向固有频率；然后完成不同工况的侵彻动力学仿真，得到过载信号主频与弹体一阶轴向固有频率差距在8%以内这一特性；并提出一种层目标识别方法，对过载信号进行低通滤波得到近似刚体过载；再根据自适应判层阈值、信号脉宽对近似刚体过载进行识别，识别当前层数；最后通过多个算例得到该方法的适用范围，即着角不大于10°、侵彻初速度为400～900 m/s、靶板层数在15层以下。     

高速自锐侵彻战斗部引信动力学响应与磁场特征研究

在当今军事技术的快速发展中,高速自锐侵彻战斗部在毁伤深埋高价值硬目标与多层建筑时,具有巨大的战略价值。本文通过建立动力学响应和磁场分析模型,深入研究自锐战斗部侵彻6m C40混凝土靶板和多层钢筋混凝土靶板时引信的力学与磁场响应特性,为提高侵彻自锐战斗部毁伤精度提供支撑。在引信动力学响应的研究中,战斗部侵彻混凝土靶板历程,侵蚀后的靶板呈现出漏斗形状,随着战斗部侵彻的深入,应力波的稀疏效应逐渐减弱,战斗部的速度线性衰减,并在最终进入稳定侵彻模式的过程中,速度下降约52%。由于应力波在战斗部内部的传递与叠加导致引信位置检测的过载信号较为震荡。在引信磁场分析的研究中,地磁倾角为90°、地磁偏角为0°（即地磁场垂直于靶板中心线）时,X、Y轴磁通密度幅值小、信号无规律、穿层特征不明显;Z轴磁通密度幅值大、信号规则、穿层特征明显。地磁场强度越大,钢筋半径越大,地磁倾角越大,侵彻靶板层信号特征越明显。而Z轴磁通密度不受地磁偏角影响。     

复合材料加筋板后屈曲快速计算方法研究

为了提高使用材料的稳定性和有效性,针对航空航天飞行器中的典型结构复合材料加筋曲板的屈曲及后屈曲问题,根据等效宽度法的解析表达式,提出了一种快速计算方法,用MATLAB实现了屈曲临界载荷的数值解。改进方法与参考文献试验结论和有限元仿真有很好的一致性。研究了筋条高度变化对扭转刚度、弯曲刚度的影响,以及筋条高度与极限载荷、等效宽度之间的关系,为加筋板的实际工程开发和应用提供了便捷方法。     

横向效应增强型侵彻弹横向增效机理数值模拟

为研究横向效应增强型侵彻弹（Penetrator with Enhanced Lateral Effects,PELE）的爆炸特性,采用AUTODYN-2D和无网格SPH算法建立弹体和弹靶的计算模型并模拟PELE侵彻铝合金靶的过程;通过不同的弹芯材料研究PELE侵彻铝合金靶后的飞散特性.结果表明,在PELE侵彻靶板过程中,弹芯被高度压缩从而产生巨大的压力,导致弹体在侵彻过程中就开始破碎并侧向飞散;在穿透靶板后由于弹体内产生的拉伸应力波导致弹体继续破碎,破片以一定的飞散角度向前飞行,飞散角度超过50°,对靶后目标具有较大的杀伤范围.     

混凝土靶体受弹体高速侵彻的理论研究进展

本文综述高速侵彻分区速度界定、高速侵彻近区靶体性状、高速侵彻中弹头磨蚀效应的理论研究现状,指出了介质材料非平衡热力学的性状描述,考虑弹体质量损失及头形钝化时弹体表面压力表征模型,弹体非对称磨蚀导致的弹道偏转与弹体屈曲等需要深入研究的问题。