隔板法形成尾翼EFP的机理探讨

由于规律性尾翼EFP(Explosively Formed Projectile)具有较好的飞行稳定性,为此对大炸高条件下EFP飞行稳定性进行研究.提出一种新型形成尾翼的简易方法,即在药型罩上粘附隔板,利用隔板改变爆轰波阵面的结构形状,从而改变药型罩的变形规律,形成一种带有尾翼的EFP.首先从理论上探讨了该方法的可行性,根据理论分析结果设计了不同尺寸的隔板.然后通过实验验证理论分析结果,最后采用LS-DYNA 时尾翼EFP形成过程进行数值模拟.结果表明:在药型罩上粘贴隔板可以形成尾翼EFP,尾翼EFP形状与隔板尺寸具有一定的相关性.     

五凹弧切边罩尾翼成形三维模拟研究

采用LS-DYNA3D软件对五凹弧切边罩爆炸成型弹丸(EFP)的尾翼成型过程进行了数值模拟,利用正交优化方法分析了该药型罩的战斗部结构参数对EFP的成型影响,并着重研究罩顶缘厚差对这种异形罩EFP成型性能的影响及规律;优化得到了口径为65 mm的变壁厚球缺形五凹弧切边罩EFP装药结构方案,该装药形成的EFP速度约为2 649 m/s、长径比约为4.5;形成的尾翼外形良好.     

带隔板装药EFP成型数值模拟与实验研究

以小长径比装药EFP战斗部为研究对象,利用AUTODYN有限元数值模拟和相应的试验对带隔板装药EFP的成型过程进行研究。在装药种类、结构尺寸和药型罩材料不变的条件下,开展了隔板结构和药型罩结构的正交优化设计数值计算。结果表明:与不带隔板结构相比,正交优化后带隔板装药EFP的速度提高了8.8%,长径比提高了164.3%;应用于末敏弹结构中优化后的EFP速度1 570.1 m/s,长径比达到5.02,与实验结果基本一致,从而验证了数值计算的正确性。     

药型罩结构对环形爆炸成型弹丸形成的影响

针对截面呈弧锥结合状的变壁厚环形药型罩结构,应用非线性有限元软件完成了爆炸载荷下弧锥结合罩形成环形爆炸成型弹丸（EFP）过程的数值模拟。与等壁厚、环锥形、环球形三种情况进行了对比,分析了曲率半径和锥角两种因素对环形EFP成型的影响。结果表明：合理调节药型罩壁厚能有效降低内外罩径向速度差,获得竖直向下的环形EFP;环弧锥结合形EFP比环锥形EFP成型好、速度高、材料利用率高,比环球形EFP密实度好、侵彻能力强;曲率半径和锥角在选择上可进行优化,为进一步研究提供了参考。     

串联战斗部中隔板顶角对后级装药影响的研究

为了研究破-破型串联战斗部中隔板顶角对后级装药的影响,采用三维数值模拟的方法,研究了不同顶角的隔板对后级爆炸成型弹丸(简称EFP)速度及成型的影响.研究发现隔板顶角对后级EFP速度及成型有较大影响:隔板顶角越小其阻挡爆轰波的效果越差,对后级EFP速度及成型影响越大;隔板顶角越大越有利阻挡爆轰波,但顶角太大时不利于翻转会与后级EFP发生碰撞,影响后级EFP速度及成型.所以隔板顶角存在一个最佳角度,在最佳角度范围内,隔板可以有效减小对后级EFP速度及成型的影响;当隔板顶角大于或者小于最佳角度时,隔板会对后级EFP的速度及成型有较大影响.该研究结果可用于串联战斗部结构设计.     

基于带隔板装药实现双模转换机理研究

针对带隔板成型装药结构通过改变单点起爆位置实现双模转换的问题,该文应用爆轰波形成理论分析不同起爆情况下药型罩表面压力变化规律,建立药型罩顶端起爆形成EFP(Explosively Formed Projectile)与装药顶端起爆形成JPC(Jetting Projectile Charge)的爆轰压力理论计算模型,正交优化设计结合LS-DYNA 有限元仿真软件计算获得形成较佳双模毁伤元的等壁厚扁平偏心亚半球药型罩参数,并进行了X 光成像与侵彻试验研究,其中在13D_k 炸高条件下EFP 对钢靶的侵深可达0.64D_k,JPC 可达2.42D_k。     

新型环形切割器成型仿真及影响因素灰关联分析

提出一种截面呈弧锥结合形状的变壁厚环形药型罩结构,应用非线性有限元软件完成了爆炸载荷下弧锥结合罩形成环形切割器的数值模拟。对16种不同参数组合下的环形切割器成型情况进行了仿真,并基于灰色理论对各影响因素进行了灰关联分析。结果表明,合理调节药型罩壁厚能有效地降低内外罩径向速度差,获得竖直向下的环形EFP;影响环形切割器侵彻性能的最主要因素是圆弧曲率半径和锥角。     

起爆方式对变壁厚药型罩形成毁伤元影响的数值仿真

为获得起爆方式对变壁厚药型罩形成毁伤元的影响规律,采用有限元分析软件AUTODYN-2D对变壁厚药型罩装药结构在中心点起爆、环起爆、点环起爆和面起爆4种起爆方式下形成毁伤元的过程进行数值仿真研究。结果表明:采用不同的起爆方式,装药会产生不同的爆轰波形,变壁厚药型罩会分别形成向前压拢型EFP、向后翻转型EFP、准球形EFP和倒锥形EFP。4种不同形态的毁伤元最终速度相差不大,但达到飞行稳定的时间不同,采用中心点起爆形成的向前压拢型EFP所需时间最短。     

爆炸成型弹丸对装甲靶板的高速冲击效应研究

摘　要：爆炸成型弹丸(Explosively Formed Projectiles,简称EFP)垂直高速冲击603装甲靶板实验,呈现了靶板入口卷边花瓣状破坏、出口具有拉伸断裂特征的外翻花瓣形穿孔、入口直径明显大于出口直径等宏观的冲击现象。为了从机理上研究EFP对装甲靶板的高速冲击效应,利用ANSYS/LS-DYNA动力学仿真软件,对整个冲击过程进行了数值模拟,再现了EFP形成、开坑、稳定侵彻、尾翼侵彻和冲塞贯穿的物理过程,模拟结果与实验现象吻合较好,并从原理上分析了实验中各宏观现象产生的原因。研究结果不但认识了EFP冲击装甲靶板的机理,也可为增强装甲防护能力和优化EFP设计提供理论参考,具有重要的现实意义和较高的工程应用价值。     

聚能装药侵彻体对混凝土基座毁伤效应数值模拟研究

为选定混凝土基座爆破后残高低、块度小的聚能装药结构形式，采用数值模拟方法对比研究了装药量、外径和药型罩壁厚相同条件下60°、120°锥形罩和曲率半径为10.8 cm曲面罩形成的射流或爆炸成型弹丸(EFP)运动特性，及其对混凝土基座垂直侵彻过程和毁伤效应。结果表明：不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的侵彻方式不同。60°药型罩的头部射流先侵彻混凝土基座，随后杵体对孔洞进行扩大，120°药型罩的杵体与射流合并侵彻混凝土基座，而曲面药型罩主要依靠成型弹丸对混凝土基座进行冲击侵彻；混凝土基座的破碎能力与侵彻孔直径相关；孔径越大、能力越强。60°、120°和EFP药型罩侵彻孔直径分别为4.3 cm、5.2 cm和7.0 cm,在侵彻深度范围内形成的裂缝数量、宽度呈现增大趋势；混凝土基座爆破后的残留高度与横向贯通裂缝至底面之间的距离相关，而横向裂缝形成与侵彻体参数、装药量等多个因素相关。对有限尺寸的混凝土基座，大锥角药型罩的聚能装药破碎范围和程度的综合效果较佳，EFP药型罩虽然侵彻能力最弱，爆破作用后混凝土残留高度较大，但在侵彻深度范围内的破碎能力最强。研究不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的爆破效应为毁...     

爆破振动峰值速度计算的优化研究

基于非线性数值分析思想,提出一种提高爆破振动峰值速度计算精度的方法,并借助MAT-LAB编程对其内部参数进行拟合求解。工程实践证明,此种优化方法明显优越于传统的萨道夫斯基经验公式和线性分析方法修正的萨氏公式,使爆破预测精度得到提高,进而为工程的防震减灾提供了更加可靠的依据。每个工程场地都存在一个最佳的装药量与爆心距指数比,建议修正《爆破安全规程》(GB6722-2003)所采用的萨氏公式中装药量与爆心距之间固定指数比的规定。此外,文中提出了一个适用于多排孔延时爆破振动速度预测模型的依据公式。     

半正方形罩线型切割器的数值模拟研究

半正方形药型罩也可以看作两个楔角90°楔形药型罩相对排列在一起而演化出的一种线型聚能装药结构。应用LS-DYNA非线性有限元软件完成了爆炸载荷下半正方形罩线性切割器形成射流过程的数值模拟。结果表明,半正方形罩线性切割器能形成一股片状扇形聚能射流;半正方形罩线型切割器形成射流存在一个初始射流二次汇聚的过程,二次汇聚形成的射流速度比一次汇聚射流速度提高了33%以上;半正方形罩线型切割器形成射流速度要明显高于普通线型切割器;随药型罩厚度的增加,半正方形罩线型切割器形成射流速度降低。     

曲率半径对双层药型罩EFP战斗部成形及侵彻的影响?

利用ANSYS/LS-DYNA仿真软件研究了药型罩曲率半径对双层药型罩EFP战斗部成形及侵彻特性的影响规律。数值计算结果表明,当药型罩曲率半径的相对值在0.67~0.93时,弧锥结合型双层药型罩EFP战斗部可成形具有良好外形的侵彻体;此时,成形侵彻体的最大侵彻深度约为1倍装药口径。试验结果表明,双层药型罩EFP战斗部成形侵彻体能够有效击穿2层2 cm厚45#钢靶,成形侵彻体对钢靶侵彻的开口形状近似呈现圆形,是具有相同装药结构EFP战斗部成形侵彻体侵彻深度的2倍左右。研究结果可以为双层药型罩EFP战斗部结构优化设计提供参考。     

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。     

不同药型罩聚能装药水中接触爆炸毁伤效应

运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了圆锥罩、球缺罩及其组合形式的3种药型罩聚能装药水中接触爆炸单层靶板及带含水夹层靶板的数值模型,并对比分析了3种药型罩水中接触爆炸对目标的毁伤效应。结果表明,组合药型罩聚能装药对目标的毁伤效应相对于单一药型罩显著增强,有利于破坏带含水夹层的目标。     

变壁厚球缺罩杆式射流的形成与侵彻性能研究?

为了研究不同结构对变壁厚球缺罩形成杆式射流的影响,设计了等壁厚、中间厚边缘薄、中间薄边缘厚3种等质量球缺罩方案。利用LS-DYNA软件对杆式射流的形成与侵彻进行了数值模拟,并进行了大炸高下的侵彻试验。研究结果表明:结构不同导致形成杆式射流的方式不同,并对射流的形态与速度分布有显著影响;中间厚边缘薄球缺罩形成的杆式射流侵彻深度最大,等壁厚球缺罩次之,中间薄边缘厚球缺罩最差。     

等壁厚球缺形装药结构优化设计?

针对串联战斗部前级装药兼顾侵深与开孔的要求,采用正交试验的极差分析方法,结合射流成型及侵彻钢靶的数值仿真结果,分析药型罩结构参数对于杆式射流侵彻性能指标影响的主次顺序,发现当相对壁厚值为3.4%时,侵彻深度达到最大。找到了一定侵彻深度条件下(1.7D),开孔能力最佳的等壁厚球缺罩结构参数的最佳组合(h=0.045D,r_1=0.579D)。简单提出了等壁厚球缺罩的设计方法,并进行了侵彻钢靶的静爆试验。数值模拟结果与试验结果吻合较好。研究结果为聚能装药技术的进一步研究提供了参考依据。     

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。     

一种新型聚能破甲战斗部及其发展趋势探讨

针对当前以单罩聚能效应为主的聚能破甲战斗部，提出一种新型多罩复合聚能装药结构，探讨了其成型机理和联合破甲原理，系统研究了主要装药结构参数对破甲效果的影响。实验结果表明，该聚能装药结构比EFP装药结构，在保持穿孔孔径相当和同等装药条件下，可以提高穿深50%左右。在此基础上，进一步提出反反应装甲目标新型聚能装药结构，深化了聚能效应的内涵，丰富了打击目标的手段。