低中速钨球变形与速度关系计算模型

为研究钨球侵彻装甲钢板时钨球的变形和初速的关系,采用12.7 mm弹道枪加载的方式,进行了Φ5.86mm、Φ6.83 mm和Φ7.51 mm钨球冲击装甲钢板实验。根据实验过程,分析了弹-靶侵彻过程,依据低速碰撞时靶表面的压力分布、固体碰撞问题动力学和接触体间压力静力学方法建立了钨球的侵彻速度与最大变形关系式,与实验结果进行了比较验证。结果表明,实验数据和模型计算公式的误差在11%以内,证明了计算公式的正确性。     

不同材料双层球缺罩侵彻特性的研究

采用数值模拟及钢靶侵彻试验两种方法研究了单层钛合金球缺罩、钛合金/铜、铝合金/铜双层球缺罩形成的3种杆式射流对45#钢锭靶板侵彻深度和开孔的问题。研究结果表明:不同材料的双层球缺罩形成的杆式射流对45#钢锭靶板的开孔孔径和侵彻深度大小均有直接影响,且钛合金/铜双层罩杆式射流破甲深度相对于铝合金/铜双层罩有一定提高,其开孔孔径明显增大。而单层钛合金药型罩杆式射流整体速度最大,开孔孔径较钛合金/铜、铝合金/铜双层罩杆式射流有明显提高,但破甲能力较低。研究结果对于武器战斗部设计具有一定的指导作用。     

蜂窝铝夹芯板抗侵彻性能研究EI北大核心CSCD

为探究蜂窝铝夹芯板的抗侵彻性能。对?6 mm钨球侵彻蜂窝铝夹芯板进行试验研究,得到弹道极限速度为169 m/s;为进一步比较侵彻蜂窝铝夹芯板抗侵彻规律,使用LS-DYNA进行数值模拟,将不同形状破片侵彻蜂窝铝夹芯板与间隔铝靶进行分析比较,并通过数值模拟与改进后的De Marre公式对2A12等效靶厚度计算结果进行对比分析,结果为:抗球形破片侵彻最差,夹芯层可增加靶板约18%的强度;数值模拟的等效2A12铝靶厚度为1.30 mm,理论计算为1.33 mm,相对误差在5%以内,可满足工程计算要求。研究结果可为反卫星和反航天目标战斗部的设计提供参考。     

钨铜粉末药型罩射孔弹对钢靶侵彻的数值模拟

利用Ansys/Ls-Dyna软件对钨铜粉末药型罩射孔弹侵彻钢靶过程进行了数值模拟。运用混合物的叠加原理对钨铜混合材料的状态方程参数进行了计算,得到钨铜(20W80Cu)粉末药型罩的参数。采用多物质ALE算法,模拟了钨铜药型罩射流的形成及侵彻钢靶的过程,模拟89型号射孔弹作用45#钢靶,穿深为153mm,孔径为9.6mm,并与实际情况对比,数值模拟结果与实验结果差别在5%以内。     

聚能射流引爆屏蔽B炸药的数值模拟及试验

为研究?30 mm装药的聚能射流对屏蔽B炸药的冲击起爆问题,采用非线性有限元LS-DYNA程序数值模拟了聚能射流形成、侵彻及冲击引爆屏蔽B炸药作用过程,得到了射流穿过50~75 mm不同厚度屏蔽钢板的速度、直径以及侵入炸药界面的射流能量值,得到引爆B炸药的临界屏蔽板厚度,计算获得该聚能射流临界起爆速度。最后通过试验对数值计算的B炸药起爆特性进行了验证,试验结果与计算符合较好。研究证明,?30 mm装药的聚能射流对屏蔽B炸药的临界引爆屏蔽板厚度为70 mm,可用于反导战斗部毁伤目标。     

钨柱破片对装甲钢的侵彻研究

研究典型柱型破片质量、着靶姿态对装甲钢的弹道极限速度(V₅₀)的影响规律，可为战斗部毁伤元设计提供有效的参考数据。通过弹道冲击试验获取了长径比为1,质量5 g的钨柱在0°和90°着靶姿态下对10 mm装甲钢的V₅₀。试验得到钨柱破片纵向正侵彻10 mm装甲钢的V₅₀为745 m/s,横向正侵彻10 mm装甲钢的V₅₀为761 m/s,钨柱破片在侵彻过程中，破片被横向镦粗，破片头部受靶板挤压磨蚀，形成不规则蘑菇头状翻边。基于试验数据的单一性，通过数值模拟获取了不同着靶姿态下3种典型钨柱(3 g, 5 g, 8 g)对10 mm装甲钢板的V₅₀,并探索了着靶姿态和破片质量对V₅₀变化的影响规律，对比试验与数值模拟结果，两者相对误差在10%左右。研究发现，不同着靶姿态下，钨柱破片侵彻装甲钢的V₅₀存在波动区间，破片纵向正着靶时V₅₀最小，破片以40°～60°着靶姿态角着靶时V₅₀最大，钨柱破片V<...     

一种新型井间地震爆炸震源弹的研制与测试

采用数值模拟方法计算了两种不同装药结构的89型震源弹在10.0、21.0 mm和32.0 mm不同间隙下对套管的侵彻伤害程度,并对满足技术要求的方案进行地面模拟侵彻套管和震源枪模拟井试验。结果表明:在10.0 mm间隙下,数值模拟计算侵彻深度比试验结果深1.7 mm;在21.0 mm和32.0 mm间隙下,数值模拟和试验的侵彻深度相同,说明了数值计算结果与试验结果吻合性较好。新设计的震源弹在震源枪身形成平均直径为22.3 mm的孔眼,满足向地层迅速释放爆炸能量、激发地震波且不损伤套管的要求。     

管-杆伸出式弹芯垂直侵彻半无限靶机理研究

基于管-杆伸出式弹芯材料满足刚-塑性本构关系及该弹芯在侵彻过程中视为准定常运动等假设,通过分别对头部、管体、管与杆重合部及杆体等不同侵彻阶段的理论分析与推导,建立起该弹芯垂直侵彻半无限靶的简化模型。在1300 m/s~1500 m/s的速度范围内,对该弹芯进行了数值模拟与验证试验研究。通过对模型计算、数值模拟及试验结果之间的对比,表明简化模型及数值模拟方法的可靠性,得出了该弹芯垂直侵彻靶板所产生弹坑的形貌特征与形成机制,以及该弹芯在侵彻中的相对优势情况与侵彻深度随速度的变化规律。     

抗破片侵彻钢/芳纶纤维叠层复合结构优化设计方法

针对抗破片侵彻用新型钢/芳纶纤维叠层复合结构优化设计,基于4 mm钢板+12 mm芳纶纤维叠层复合结构、5 mm钢板+10 mm芳纶纤维叠层复合结构抗7.5 g FSP型破片弹道极限速度试验分析,进行了同工况下破片侵彻叠层复合结构的数值仿真计算;在验证数值仿真模型基础上,开展了7.5 g与10.0 g破片对4 mm、5 mm钢板叠加6~16mm芳纶纤维板组合成复合结构侵彻数值仿真,获得了相应的弹道极限速度;根据试验现象和数值仿真结果进行了钢/芳纶纤维叠层复合结构抗破片侵彻机理分析;根据此类复合结构的防护特点,以结构最小面密度为目标函数,建立了适用一定破片质量和撞击速度范围的结构参数优化设计模型;采用所提方法进行了抗撞击速度为1100 m/s的10.0 g破片侵彻的钢/芳纶纤维复合结构实例设计,通过试验验证了优化设计方法的合理性和实用性。     

整体串联药型罩前后级壁厚对射流的影响研究

本文采用数值仿真与试验研究相结合的研究方法.为进一步提高药型罩有效射流量以及侵彻钢靶的深度,设计了三种药型罩不同前后级壁厚匹配方式的串联装药结构,并利用有限元软件LS-DYNA对药型罩不同前后级壁厚的串联装药结构射流的成形以及对钢靶的侵彻过程进行了数值模拟研究;配以相应的炸药装药进行试验研究,并对两种研究结果进行了简要的分析.结果表明,药型罩前后壁厚比为0.05 mm∶0.1 mm的装药结构要比其它壁厚比的装药结构形成的射流头部速度更高,侵彻钢靶更深,而且数值模拟与试验研究所得结论基本吻合.     

陶瓷/金属复合靶抗侵彻性能的数值模拟方法研究

采用自主开发的欧拉型二维爆炸与冲击问题仿真软件EXPLOSION-2D对钨杆侵彻陶瓷/金属复合靶板进行了数值模拟研究。为了描述陶瓷材料的损伤特性,在软件中嵌入JH-2本构模型及通过平板撞击实验结果拟合得到的高压状态方程。在质点网格法的基础上,给出了在欧拉算法下脆性材料累积损伤、破坏的数值算法。采用上述模型及算法研究了不同陶瓷片厚度条件下陶瓷/金属复合靶板的抗侵彻性能,分析了陶瓷靶损伤演化规律和侵彻过程。数值模拟结果与DOP(侵彻深度实验)结果吻合得较好,验证了该文模型和算法的有效性。     

钨、铀合金破片侵彻性能对比数值研究

为研究不同形状钨破片和铀破片的侵彻性能的优劣,在有关试验的基础上通过AUTODYN软件开展了3组Ф7mm钨球侵彻Q235钢板的验证性仿真模拟,模拟结果与实验结果均吻合,由此验证了仿真方法和相关参数的正确性;分别开展了3种不同形状钨、铀合金破片在不同着靶姿态下侵彻10mm厚Q235钢靶的数值仿真.结果表明:在形状和初速均相同的条件下无论以何种姿态着靶,铀破片的侵彻能力都要强于钨破片;无论钨破片还是铀破片,棱角着靶姿态和棱边着靶姿态的立方体破片侵彻能力最佳,圆柱形水平姿态和面着靶姿态的立方形破片侵彻能力最差.     

空心钨球侵彻性能的研究

利用LS-DYNA软件对现有93W球型破片侵彻装甲钢试验结果进行符合计算,对93W合金材料参数进行标定,基于上述数值模拟与试验结果的一致性,进一步研究了93W空心钨球对装甲钢的毁伤效能。研究发现:空心钨球的弹道极限随靶板厚度的增加而增加,且弹道极限随空心钨球孔腔直径的增加呈近似指数型增加,对靶板的开孔直径也逐渐增加;动能一定的条件下,空心钨球余速、剩余动能随孔腔半径的增加呈现先增加后减小的趋势。结果表明:合理选择孔腔直径的空心钨球,可实现余速与开孔兼顾的威力要求。     

线型聚能切割器水下切割钢板性能的数值模拟研究

借助ANSYS/LS-DYNA软件对线型聚能切割器水下切割钢板性能的影响因素进行了数值模拟研究。重点分析了水介质、有无药型罩和带有空气槽对射流侵彻靶板的特性影响。结果表明:聚能槽内的水介质会阻碍射流的形成,严重影响切割性能;带有空气槽的切割器可以提供射流形成的空间,大幅提高射流的侵彻能力;通过对无药型罩切割器水下切割钢板的数值计算,得到的钢板侵彻深度可达15.3 mm,相比有药型罩时,无药型罩的切割深度有了很大提高,侵彻深度大约是有药型罩的3倍,接近空气中线型聚能切割器对钢板的切割深度17.2 mm。     

Kevlar-129纤维复合材料抗侵彻性能数值模拟

采用AUTODYN有限元软件,数值模拟了不同初速度下FSP破片对10 mm厚Kevlar-129纤维复合靶板的侵彻过程,获取了不同初速度下破片侵彻靶板后的剩余速度,计算了芳纶复合靶板的弹道极限,并将该值与弹道测试试验数据进行了对比.此外,研究了破片侵彻纤维复合靶板深度与破片初速度的关系.结果显示,Kevlar-129纤维复合材料弹道极限的数值模拟值与弹道实验测试值相吻合;破片初速度小于320m/s时,破片剩余速度随着破片初速度的增加而减小;破片初速度大于320m/s时,破片剩余速度随着破片初速度的增加而增大;破片初速度小于靶板的弹道极限时,破片侵彻靶板的深度随着破片初速度的增长呈二次函数增长.     

破片和冲击波对相控阵雷达天线罩的复合毁伤研究

研究相控阵雷达天线罩在破片与冲击波联合作用下的复合毁伤效应规律。利用非线性显式动力学程序AUTODYN,建立了密度为100个/m2的钨破片侵彻相控阵雷达天线罩等效靶板的有限元模型,并在模型中采用Analytical blast方法模拟爆炸冲击波对目标结构的球面加载方式。考察了破片先于冲击波到达目标结构对天线罩等效靶板的复合毁伤,分别对靶板的破片侵彻和预先打孔的两种不同毁伤方式进行仿真计算,并与试验结果进行了比较。结果表明:数值模拟中单个破片侵彻靶板的穿孔口径与比试验值大2 mm;数值模拟中复合毁伤时破片侵彻比预制孔靶板的有效应变大0.175,天线罩整体毁伤程度更为显著,接近试验结果。该模型为破片和冲击波联合作用下对目标结构的复合毁伤仿真计算研究提供了一种新方法。     

弹体侵彻混凝土靶板的数值模型

基于细观力学原理,采用离散元软件PFC3D对Hanchak侵彻的部分试验进行了数值建模,使用平行粘结模型来模拟混凝土颗粒之间的接触力和力矩,并通过模拟弹体以不同速度侵彻混凝土靶板,将弹体在不同速度下剩余速度与试验值进行对比分析,数值模拟得到的结果相对于试验值的偏差都在允许范围内,验证了离散元侵彻模型和程序编写及算法的有效性。     

N形装甲板抗穿甲弹侵彻性能数值模拟

面向军用车辆弹道防护需求,针对一种由孔板、斜板和基板组成的N形结构装甲板,进行了其抗7.62 mm穿甲弹侵彻性能的数值模拟分析。在验证数值模拟方法有效性的基础上,仿真了子弹对N形装甲板的侵彻过程并分析了其特殊的抗弹机理;研究了弹着点位置对装甲板抗弹性能的影响,结果表明,弹着点位置的不同会导致穿甲弹的侵彻路径和剩余速度的差异;通过对比贯穿3种构型孔板后弹体的偏转角度和完整性,发现锥形孔板对弹体姿态的改变和破坏更大;通过多组仿真得到了锥形孔N形装甲板的弹道极限。结果表明,与等质量均质钢板相比,锥形孔N形装甲板的弹道极限提高了12.5%。     

基于SPH方法对不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻过程的模拟

为了解决传统基于网格的数值方法在模拟线性聚能射流问题时因大变形而导致网格畸变使计算难以进行的问题,本文通过自编程实现的光滑粒子法（SPH）对不同药型罩线性聚能装药射流形成及其侵彻金属靶板的过程开展了数值模拟研究,所实现的算法可以为线性聚能射流数值模拟研究提供新途径。本文所开展的研究首先基于已有的线性聚能射流试验模型进行模拟分析,采用SPH方法有效实现了线性聚能射流的形成过程,数值模拟获得的射流头部速度与试验比对误差在10%以内。然后建立了装药质量、药型罩质量和装药横截面宽度相同的前提下不同药型罩线性聚能射流模型,数值模拟获得不同药型罩形成的射流特征以及侵彻金属靶板的开口宽度和侵彻深度随时间的变化规律。研究得到的不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻规律可为线性聚能射流的设计提供参考。     

正六边形钢管约束混凝土靶边长对抗侵彻性能影响的试验研究

钢管约束混凝土在防护结构中具有广阔的应用前景。正六边形钢管约束混凝土靶具有优良的抗侵彻性能,其抗单发和多发打击性能明显优于半无限混凝土靶。为了研究钢管边长对抗侵彻性能的影响,进行了12. 7 mm钨芯穿甲弹(撞击速度600～836 m/s)侵彻不同边长正六边形钢管约束混凝土靶试验,得到了靶的破坏模式和主要损伤参数。结果表明:钢管边长对侵彻深度和侵彻阻力有较明显的影响,边长越小,侵彻深度越小,侵彻阻力越大;撞击速度约600m/s、钢管边长由66 mm减小到55 mm时,侵彻深度可减小约19%,侵彻阻力增大约17%;正六边形钢管约束混凝土靶的侵彻深度随着撞击速度的增大近似线性增加。