水下爆炸冲击波毁伤鱼雷壳体结构的数值仿真研究

运用ANSYS／LS-DYNA程序对鱼雷壳体结构在近场水下爆炸冲击波作用下的毁伤过程进行了数值仿真，研究了鱼雷壳体的毁伤规律，分析了鱼雷内部构件的存在对于鱼雷壳体毁伤的影响，研究了鱼雷不同舱室壳体的易损性。仿真结果表明：在近场水下爆炸冲击波作用下，鱼雷壳体的毁伤具有局部性特点；内部构件对于鱼雷壳体的动态响应有显著影响，在仿真时必须考虑内部构件；鱼雷不同舱室壳体的易损性有较大差别，对于文中的鱼雷而言，在同样的冲击载荷作用下，鱼雷控制舱壳体的塑性变形较大，而后舱壳体更易产生等效应变。     

反鱼雷鱼雷毁伤效果计算分析

水下爆炸冲击下的鱼雷结构动力学响应特性研究和对来袭鱼雷毁伤效果的评定对反鱼雷鱼雷研究具有重要的应用价值.本文以MSC.Dytran有限元计算分析软件为平台,建立了ATT攻击对象的结构有限元计算模型、ATT的炸药模型以及水域模型,并进行了仿真计算,得出了炸药水中爆炸形成的冲击波的传播和作用过程,以及冲击波作用在雷体上的动态响应过程,分析了不同施爆距离、不同水下深度对雷体动态响应的影响.并参考国内外目前普遍应用的舰艇毁伤标准,根据假想模型的仿真计算结果,进行了ATT硬毁伤半径和软毁伤半径的评定,初步得出了ATT对来袭鱼雷的毁伤规律.     

反鱼雷鱼雷战斗部对来袭鱼雷爆炸毁伤效应仿真

为了获得反鱼雷鱼雷(ATT)战斗部水中爆炸对来袭鱼雷的毁伤效应,以ANSYS LS-DYNA有限元分析软件为平台,对ATT攻击对象(来袭鱼雷)进行了较为系统的建模,并采用流固耦合算法针对ATT战斗部在不同距离、不同角度下对来袭鱼雷的爆炸毁伤效应进行了仿真计算,得出了ATT战斗部的毁伤半径、来袭鱼雷的毁伤判据以及ATT对来袭鱼雷的毁伤规律.仿真结果表明,在水中爆炸作用下,来袭鱼雷燃料舱段壳体较其他部分壳体更易发生变形或破裂.该研究可为鱼雷的毁伤效应评定及ATT战斗部研究提供参考.     

鱼雷近场爆炸复杂载荷及对舰船毁伤模式

为科学评估鱼雷水下爆炸对舰船毁伤效能,基于非线性显式动力学分析软件LS-DYNA建立近边界水下爆炸数值分析模型。将近自由液面边界条件下的爆炸载荷计算结果与文献［6］经验公式及文献［17］试验结果对比,验证所建立的数值模拟方法能较好地反映近场水下爆炸的冲击波压力及多次气泡脉动过程。利用该技术构建与实战边界条件贴近的数值仿真模型,计算并分析多工况下鱼雷近场爆炸对舰船的毁伤模式。研究结果表明：近场不同边界条件对水下爆炸气泡脉动载荷具有重要影响;不同工况下冲击波、气泡脉动及水射流载荷与舰船结构存在复杂的耦合作用;鱼雷在近场不同工况下对舰船的作用展现出了不同的能量输出结构,与舰船最终的毁伤模式密切相关,且存在最优爆距使鱼雷作用于舰船的总能量最大。     

鱼雷入水战斗部动态响应仿真分析

鱼雷入水过程不仅影响鱼雷的弹道,而且对鱼雷的结构及内部元器件等将产生结构功能响应。本文以轻型鱼雷为例,采用ANSYS/LS-DYNA仿真分析软件建立了鱼雷入水的有限元模型,分别计算了在几种不同的入水速度下,鱼雷战斗部壳体关键部位的加速度随时间的变化特性,并对战斗部不同部位的加速度随时间的变化曲线进行了对比分析,得出了在不同的入水速度下鱼雷战斗部的动态响应规律,其结果对于新型触发引信的设计、战斗部装药的安全性设计及其他元器件的抗冲击性能设计具有重要的参考价值。     

鱼雷对舰船目标的毁伤效能仿真研究

客观评估鱼雷对舰船目标的毁伤效果是武器系统作战效能评价的一个重要环节,也是衡量武器系统对海攻击能力的重要指标。分析了鱼雷对舰船目标的毁伤机理,建立了基于毁伤树的毁伤评估模型,并重点就鱼雷不同攻角、爆距、命中位置等对舰船毁伤效果的影响进行仿真研究。相关结论对提高我国鱼雷以及鱼雷武器系统设计和研制水平、提升鱼雷武器系统实战效能具有指导意义。     

反潜战斗部对耐压壳结构的毁伤威力评估方法与实验

针对反潜(鱼雷/深弹)战斗部多类型、水下爆炸多效应以及目标结构多样式等特点，研究归一化的战斗部毁伤威力表征与评估方法。基于最具代表性的艇体结构(耐压壳)毁伤，综合考虑大变形、撕裂破口和聚能穿孔等效应，提出一种通过综合毁伤威力指数量化表征并评估战斗部毁伤威力的方法，适用于各种典型反潜战斗部以及典型单层、双层壳体结构。设计模拟单层、双层壳体结构的毁伤效应靶标，进行爆破、聚能和聚爆3种模拟战斗部的海上试验，分别获得了3种战斗部对两种壳体结构的综合毁伤威力指数，并据此完成了量化对比与分析。研究结果表明：所提评估方法可量化给出同一战斗部对不同艇体结构，以及不同战斗部对同一艇体结构的毁伤威力差别；同等条件下，爆破和聚能战斗部分别对单层、双层壳体靶标具有相对更大的毁伤威力，聚爆战斗部对两种类型结构靶标伤威力均优于单纯的爆破或聚能战斗部；不同战斗部对双层壳体靶标较单层壳体靶标的毁伤威力均有所下降，其中爆破战斗部下降90%以上，聚爆战斗部下降近80%,而聚能战斗部下降只有不到20%。     

提高鱼雷机动性的方法及控制技术分析

国外很重视对鱼雷机动性的研究，特别是英、美、法三国已经取得应用成果，如英国的“Bu鱼”轻型鱼雷，MK24－2重型鱼雷，美国的MK46轻型鱼雷等。本文重点研究提高机动性的方法以及这些方法的原理，并用现代控制理论对高机动鱼雷控制技术进行分析，最后给出仿真计算实例。     

聚能战斗部侵彻水介质装甲仿真试验

为了提高现代潜艇的抗毁伤能力,使用LS-DYNA软件的多物质ALE算法对鱼雷聚能战斗部侵彻水介质装甲进行了仿真试验分析。从鱼雷的毁伤机理出发,定义了材料模型和状态方程,给出了侵彻体头部传播路径上节点的最大速度拟合曲线,并解决了仿真试验中经常出现的计算不稳定问题。仿真结果表明,所设计的战斗部满足考核要求,可为聚能战斗部毁伤威力评估和潜艇模拟靶设计提供参考。     

半导体桥火工品力学过载下的结构失效研究

为了研究在高加速度冲击过载条件下半导体桥( SCB)火工品受力损伤情况,采用分离式Hopkinson压杆对SCB火工品模拟样品进行了过载实验,并用有限元分析软件ANSYS/AUTODYN对SCB火工品的力学响应过程进行了仿真分析计算.研究结果表明,在高加速度冲击过载条件下,SCB火工品结构的薄弱部位在输出端的收口处,应对壳体采取加固措施以提高抗过载性能.     

鱼雷与目标撞击引信部位加速度响应仿真分析

利用ANSYS／LS-DYNA有限元分析软件对鱼雷撞击靶板的动态响应特性进行了仿真分析，分别计算了在几种不同的撞击情况下雷体引信部位加速度响应随时间的变化，通过计算值与试验值对比验证了仿真的有效性。     

空空导弹爆炸冲击波对导弹类目标毁伤数值模拟

为了得到定量装药的爆炸冲击波对目标有效毁伤的临界距离。基于LS/DYNA软件,把导弹类目标简化成一定厚度的圆柱壳体,对定量炸药爆炸冲击波毁伤不同距离处的圆柱壳体进行了三维数值模拟,分析了不同距离处爆炸冲击波对壳体毁伤的作用方式和壳体的响应特征,得出了壳体不同的毁伤程度,得到了一定装药下爆炸冲击波毁伤目标的临界距离,为战斗部设计、毁伤评估及目标防护设计等提供参考。     

空投MK46-V型鱼雷作战能力

以鱼雷声自导装置探潜原理为基础，分析了MK46-V型鱼雷在使用低速制后声自导性能的变化，并对其反潜作战能力进行了仿真计算．     

水中爆炸对鱼雷壳体的毁伤准则和判据研究

研究水中爆炸鱼雷壳体的毁伤准则与判据。根据水中爆炸冲击波特征参量的一般形式,提出了一种毁伤准则,给出了基于毁伤律为“0-1”概率分布函数的毁伤准则与判据的获取方法。针对重型鱼雷1∶2环肋圆筒缩比模型进行了两种药量的海上爆炸试验,结合相似性变换得到了重型鱼雷壳体毁伤的定量判据。以该判据分析了各毁伤等级下的峰值超压和比冲量阈值。结果表明,在相同毁伤等级下,随着装药量增加,峰值超压阈值减小,而比冲量阈值增大;装药量越小,两种特征参量阈值的变化幅度越大。     

浮动平台在远场爆炸载荷作用下的冲击响应研究

利用在计算流场的迎爆面直接加载冲击波载荷方法来模拟浮动平台在远场爆炸作用下的冲击响应,该方法弥补了现有有限元仿真软件在远场计算中的不足。把计算结果和试验测量结果进行了对比分析,计算结果与试验值吻合较好。     

空投 UUV 入水冲击仿真研究

空投布放的水下航行器在入水冲击初期会遭受巨大的冲击载荷,可能对壳体结构和携带的仪器设备造成很大的危害。掌握 UUV 在不同工况入水时所受冲击力的情况,对研究空投 UUV 壳体强度设计和安全入水方法都有着非常重要的作用。建立了 UUV 入水有限元仿真模型,并利用 ANSYS ／LS-DYNA 对 UUV 在多种工况下入水时所受冲击力的情况进行计算。最后通过分析仿真结果数据得到几点有益的结论,为空投 UUV 安全入水提供有价值的参考。     

气锤冲击作用下含螺栓连接组合结构加速度响应研究

为了获得组合结构在高过载环境中的加速度响应规律,进行了气锤过载冲击实验,得到带螺栓连接组合结构不同位置的加速度响应,并使用AbAqUS有限元软件对实验动态冲击过程进行仿真研究,验证了数值仿真的可靠性。利用验证的有限元模型对高过载环境中螺栓预紧力、气锤冲击速度对组合结构不同位置加速度的影响进行仿真分析。结果表明螺栓预紧力较小时,组合结构对加速度“削弱”明显,当1#和2#位置螺栓预紧力达到10 kN和15 kN 时,组合结构对加速度“削弱”作用减小并趋于稳定;初始冲击速度增加,相邻位置加速度差值增加,差值基本呈线性关系,斜率分别为0.02566和0.01357。以上结论为实际工程应用抗过载设计提供参考依据。     

火箭杀爆弹动爆毁伤幅员计算方法与可视化仿真实现

研究火箭杀爆弹动爆下毁伤幅员计算模型和可视化仿真的实现技术,基于火箭弹实战打击过程,对弹药发射及终端作用过程进行数学建模。据此,采用C++编程语言建立可视化仿真平台,数据驱动显示作用过程和计算结果。针对具体案例进行全过程仿真演示,实时计算输出杀爆弹动爆毁伤幅员。该仿真平台的实现为火箭杀爆弹动爆毁伤评估提供工具,为实战运用和武器系统设计提供支撑。     

含能毁伤元冲击引爆模拟战斗部试验研究

为提高战斗部的毁伤效能,对氟聚物基含能反应材料进行了研究。对氟聚物基含能材料配方改进并制备了一种Φ26mm×60mm的含能毁伤元。将含能毁伤元装入特定结构壳体后进行了冲击引爆模拟战斗部试验。采用高速录像观察含能毁伤元冲击侵彻模拟战斗部后的爆炸情况并测试爆炸后空气冲击波超压。考察了含能毁伤元不同速度下对B炸药和PBX-9404炸药的引燃引爆能力。设置了B炸药模拟战斗部静爆试验作为对比。在试验的基础上,通过测量爆炸后空气冲击波超压进行了TNT当量等效对比分析。试验研究表明,在735m·s~(-1)的侵彻速度下,氟聚物基含能毁伤元可冲击引爆B炸药模拟战斗部。在962m·s~(-1)的侵彻速度下,能引发PBX-9404炸药模拟战斗部爆燃反应。     

某浮动冲击平台外载荷与冲击环境分析

为了进行舰载设备在接近实战条件下的抗冲击考核,设计并建造了浮动冲击平台。为摸清浮动冲击平台在一定外载荷下的冲击环境,进行了三次水下爆炸试验,采用1 kg RDX 装药在距离平台不同距离处爆炸,分别对平台外载荷和冲击环境进行了测量;外载荷测量结果表明：装药在水下5 m 爆炸时产生明显的气泡脉动载荷和空化效应,加强了对平台本体的冲击作用;冲击环境测量结果表明：冲击响应从迎爆面到背爆面有逐渐减小的趋势,迎爆面冲击谱速度达到5．3 m／s,位移11 cm;冲击环境满足Ⅲ类区域冲击环境要求。