新型含能材料爆炸驱动能力数值模拟研究

随着新型含能材料的不断深入研究,利用新型含能材料爆炸产生的强大能量进行驱动破片以达到更大的毁伤能力受到外界广泛关注.破片的飞行速度是评价破片毁伤威力大小的重要指标,故而对含能材料爆炸驱动破片的驱动能力评价和技术研究成为当前重要的研究课题.本文通过非线性动力学分析软件——AUTODYN软件对不同当量的3种含能材料TNT,HMX,HMX-TNT(1∶1)进行模拟数值仿真.建立了相应爆炸驱动装置仿真简化模型,设置TNT,HMX,HMX-TNT 3种含能材料当量分别为50 g,100 g,200 g时,对同一破片同一爆炸驱动装置进行爆炸驱动.仿真结果表明:不同爆炸驱动材料对于钨珠的驱动能力大小不同;本文利用破片最大速度和最大动量去表征含能材料的爆炸驱动能力大小,可以得出:同一质量情况下的爆炸驱动材料中,驱动能力大小依次为HMX>HMX-TNT>TNT,为破片驱动能力试验提供了数据支持和理论支持.     

爆破战斗部水中兵器爆炸威力评定方法研究

为确定爆破战斗部水中兵器爆炸威力评定方法,正确反映水中兵器作战性能和毁伤目标能力,基于某舰船缩比模型的海上爆炸试验,以标准TNT药球作为爆源,根据试验实测的冲击波压力数据和气泡脉动数据,分析对比目前爆破战斗部水中兵器爆炸威力评价的常用方法,即冲击波压力峰值推算法和战斗部爆炸相对能量评估方法,计算装药的TNT当量。结果表明:战斗部爆炸相对能量评估方法具有更高精度,可作为爆破战斗部水中兵器爆炸威力评定的通用方法。     

基于效应靶法评价爆炸冲击波毁伤的数值仿真

为反映爆炸冲击波对目标结构破坏程度的总体毁伤评价,建立了基于效应靶评价爆炸冲击波毁伤的方法.应用有限元动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,对效应靶在爆炸冲击波下的变形响应进行数值模拟研究,得到了挠度分别与炸距及TNT当量的函数关系,结合冲击波能量谱发现了自振频率对效应靶毁伤的影响,研究成果为战斗部爆炸冲击波的毁伤评价提供了依据和参考.     

模拟破片杀伤战斗部空爆冲击波与高速破片群联合作用的等效试验方法

破片杀伤战斗部空爆冲击波与高速破片群联合毁伤作用下目标结构的毁伤特性、防护效能等是当前防护领域的热点和难点,但目前的试验研究手段和方法存在不足,为此,提出采用等效缩比战斗部(其原理为炸药爆炸驱动预制破片分散)来模拟破片杀伤战斗部,可作为进行空爆冲击波与高速破片群对防护结构的联合毁伤作用的实验方法。在确定防御目标战斗部、防御目标弹丸和几何缩尺比的基础上,根据爆炸力学相关经验公式,提出了求解等效缩比战斗部的装药和预制破片的相关参数的等效计算方法。该等效试验方法考虑了多破片侵彻的增强效应以及与爆炸冲击波的联合毁伤增强效应,且等效计算方法参数较少、简单实用。     

高能战斗部威力参量测试技术现状

随着战斗部装药量的提升和新型含能材料的发展,高能战斗部应运而生,其威力得到大幅提升.高能战斗部威力参量的准确测量为战斗部的作战威力评价和毁伤效能评估提供数据支撑.威力参量主要包括冲击波压力、热作用参量、破片速度及飞散特性.本文针对高能战斗部威力参量测试,综述了近年来国内外相关威力参量测试方法的研究现状及进展,对存在的问题和发展方向进行探讨,为完善及提升高能战斗部威力参量测试能力提供参考.     

抗冲击瓦结构舰船毁伤效能评估研究

针对舰船毁伤效能评估问题,进行了抗冲击瓦结构舰船毁伤效能评估方法研究。研究结果显示,炸药爆炸威力及目标易损性构成了不可偏废型舰船毁伤效能评价指标体系,爆炸威力赋值可通过炸药TNT当量及舰船排水量计算得出,抗冲击瓦抗毁伤性能评估值可采用灰色层次分析法计算,采用文中给出的毁伤效能计算方法能够实现抗冲击瓦结构舰船毁伤效能的量化评估。     

抗冲击瓦结构舰船毁伤效能评估研究

针对舰船毁伤效能评估问题,进行了抗冲击瓦结构舰船毁伤效能评估方法研究。研究结果显示,炸药爆炸威力及目标易损性构成了不可偏废型舰船毁伤效能评价指标体系,爆炸威力赋值可通过炸药TNT当量及舰船排水量计算得出,抗冲击瓦抗毁伤性能评估值可采用灰色层次分析法计算,采用文中给出的毁伤效能计算方法能够实现抗冲击瓦结构舰船毁伤效能的量化评估。     

爆炸冲击波与破片对RC桥的耦合毁伤研究

对地导弹成为现代桥梁的重要威胁,其战斗部对桥梁的毁伤作用包括爆炸冲击波和破片群两个方面。研究了导弹战斗部爆炸特性,采用SPH-FEM方法实现了导弹战斗部爆炸、爆炸冲击波与破片耦合毁伤RC桥的全过程仿真,分析了耦合毁伤机理,对比了不同配筋率、爆炸高度等因素对桥梁耦合毁伤效果的影响。得到了以下结论:爆炸冲击波与破片耦合作用明显,耦合作用大于单独作用之和;配筋率影响吸能模式,随着配筋率的提高,桥梁吸能模式发生改变;爆炸高度影响毁伤分布明显,对"破片场"分布也有影响。     

FAE武器威力评价方法探讨

FAE武器的威力评价方法应包括自身威力评价和毁伤效应评价两个方面,在对既有FAE武器威力评价方法发类评价的基础上,本文结合FAE武器爆炸场特性,综合该武器的各种爆炸作用形式,并兼顾科学与实用的原则,提出了FAE武器自身威力评价方法,研究表明,用FAE爆轰能和广义TNT当量两个指指来评价FAE自身威力能全面反映FAE武器爆炸场持性,适合于FAE武器间的威力对比以及FAE武器与HE武器的威力对比,该评价方法具有普遍性。     

杀爆战斗部相关作用场的毁伤效能研究

破片和冲击波作为杀爆战斗部的两种主要毁伤元素,对目标的毁伤形式不尽相同。以杀爆弹为研究对象,在不同工况下,通过LS-DYNA动力学软件,对杀爆相关作用场的毁伤效能进行研究,并将其毁伤效能与单独冲击波作用进行对比,得到了如下结论:杀爆相关作用场的毁伤效能较单独冲击波作用有较大提升;TNT当量的增加对杀爆相关作用有较大的增益;杀爆战斗部相关作用场的毁伤效能随着预开孔间距的增大而减小。     

立方形钨破片穿甲效应的数值模拟与试验

为探寻立方形钨破片着靶姿态对其穿甲效应的影响规律,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件和战斗部地面静爆试验相结合的方法,研究了破片以不同姿态正、斜撞击靶板时,破片的剩余速度、剩余动能和靶板损伤面积的变化规律。结果表明:正撞击时,不同姿态下破片剩余速度和靶板损伤面积相差较小,破片剩余动能变化稍大;斜撞击时,不同姿态下的3种参数与着角θ变化规律基本一致,面着靶靶板损伤面积最小,尖角着靶破片剩余速度和剩余动能最高,跳飞角度更大。研究结果对破片式杀伤战斗部设计和毁伤威力评估具有重要的参考意义。     

菱形破片战斗部成型的数值模拟与毁伤效果研究

以内刻V形槽战斗部圆柱壳体为研究对象,针对矩形破片战斗部产生破片连片的不足,设计并优化了菱形破片战斗部,利用LS-DYNA有限元软件对壳体膨胀破裂与破片形成过程进行了数值模拟,分析了战斗部壳体的断裂过程、破片速度的衰减、有效单个破片的个数。对单个破片进行毁伤效果模拟计算,并通过静爆试验进行了验证。结果证明:内刻V形槽菱形破片战斗部壳体膨胀破碎形成的破片连片率极低,有效单个破片数量多,初速高,并可以在7 m处有效侵彻8 mm 厚的Q235钢靶,试验与数值模拟结果相吻合。     

等效靶弹药空气中爆炸威力评估

针对传统的冲击波压力电测法操作复杂且易受干扰的问题,提出基于等效靶塑性变形的炸药爆炸威力评估方法.首先进行小当量立姿等效靶板变形试验,并基于实验结果确定适用于有限元数值模拟的模型;其次,使用量纲分析方法简化等效靶变形的理论模型,建立靶板中心最终变形挠度与爆炸当量、爆炸距离的关系;进一步结合实验数据与数值模拟结果,得出通...     

药型罩锥角对破片飞散的影响

为了研究药型罩锥角对某小长径比多功能战斗部破片飞散的影响，利用ANSYS/LS-DYNA模拟了不同的药型罩锥角条件下破片飞散速度和破片飞散角的变化。仿真结果表明:破片的整体飞散速度随着药型罩锥角的增大而增加，锥角每增大10°，破片整体飞散速度增加2%，因此破片杀伤威力得到提高；破片飞散角度随着药型罩锥角的增加会略微增大，提升破片对目标的杀伤面积，且破片飞散角度会整体向上偏移。后续通过静爆试验验证了数值模拟结果的准确性。可为小长径比多功能战斗部在调整破片杀伤威力方面的研究提供参考。     

水下爆炸冲击下码头结构动力响应的数值模拟

为探究水下爆炸冲击对码头结构的结构损伤,开展爆炸荷载下高桩码头结构的数值模拟分析。基于ALE多物质流固耦合法,建立了码头结构的水下爆炸Lagrange-Euler全耦合模型,基于Cole经验公式,验证了模拟的可靠性,研究了起爆距离、起爆深度以及TNT当量对码头结构动力响应特性的影响规律。结果表明,在水下爆炸冲击荷载作用下,所有桩柱产生不同程度损伤,码头端部的第一根桩柱底部基岩区域以及与横梁相连的基岩区域塑形损伤破坏较为严重;当TNT炸药的起爆距离较小时,桩柱上的反射波要强于水底面的反射波,并会与之相抵消,作用在桩柱上的反射稀疏波会随之削弱;在其他条件相同的情况下,当起爆点到自由水面的距离与起爆点至基础底面距离之差的绝对值越大时,爆炸荷载作用于码头结构上的压力峰值会显著增大。     

响水化工厂爆炸TNT当量估算

为了使人们更清楚地了解爆炸的危险性,需要对爆炸事件的TNT当量进行计算,以2019·响水化工厂爆炸事件为例,对该爆炸事件的TNT当量进行了估算。在分析此次爆炸原因的同时,对比分析了多种TNT当量的计算方法,确定此次爆炸事故以建筑物的破坏程度计算TNT当量。根据爆炸事故现场建筑物的破坏情况,先确定出在爆炸周边不同距离处空气冲击波的超压范围,再运用萨道夫斯基公式计算出不同距离处不同TNT当量炸药爆炸产生的空气冲击波超压,将计算值与确定出的空气冲击波超压范围值进行对比,最终确定出爆炸事故的TNT当量。估算此次爆炸事故的TNT当量在400～500 t。     

战斗部外爆对舰船毁伤快速评估算法

为对舰船在战斗部外爆时破片和冲击波的毁伤进行快速评估,建立快速仿真算法。通过分析目标各部件和战斗部起爆点的相对位置关系,结合经验公式,计算舰船在战斗部外爆加载时的超压分布。模拟仿真战斗部外爆时的破片场,使用射击线方法,计算破片对舰船的侵彻毁伤。使用C++和glut库,实现仿真场景的三维漫游,给出有关的毁伤图像。     

含铝炸药近场水下爆炸冲击波的实验及数值模拟

含铝炸药能改善能量的输出结构,增强爆轰产物的做功能力,将其应用于水下爆炸,能显著提高水中兵器的爆炸威力和毁伤能力。基于电测法采用PVDF压力传感器开展含铝炸药RL-F和TNT近场水下爆炸冲击波实验,并采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)法对其进行模拟;通过将仿真结果与实验值及经验值对比,结果表明采用合理的边界条件、计算参数和有限元模型,CEL方法能准确地模拟含铝炸药和TNT近场水下爆炸冲击波的传播过程;含铝炸药近场水下爆炸冲击波压力衰减速率相对于TNT较缓慢。在验证数值模型合理性的基础上,将数值结果拟合得到TNT近场水下爆炸冲击波峰值压力在6倍装药半径内以及含铝炸药峰值压力在一定比例距离范围内的近似回归公式。