弹丸垂直侵彻陶瓷/金属复合靶板的简化模型

根据薄板在冲击载荷作用下的动力响应理论，利用能量法建立了陶瓷／金属复舍靶板抵抗小型穿甲弹侵彻的理论分析模型．在给定的靶板条件下，该模型可以模拟在冲击载荷作用下的复合靶板的弹道极限速度，并分别对铝板和钢板做背板的复合靶板进行了试验验证；同时，在相同的面密度下，比较了不同背板的抗弹效果，实验结果和数值结果吻合较好．     

预置裂纹靶板在水下冲击波作用下的动态响应研究

舰船结构在生产和使用过程中不可避免地会出现划痕、凹槽等损伤,使结构的水下抗毁伤性能出现不同程度的降低。利用非药式等效水下冲击加载装置,对预置裂纹靶板进行了水下冲击加载实验,通过高速相机对靶板变形进行记录;结合ABAQUS仿真软件对加载实验进行计算,对预置裂纹靶板在水下冲击载荷作用下的动态响应机制进行研究,得出了“3阶段”动态响应现象结论;对不同预置裂纹形状靶板进行研究,发现不同预置裂纹形状靶板的动态响应差别在于最终破坏阶段,靶板破坏倾向于出现最少裂缝情况下,将能量全部释放。对裂纹参数进行研究,结果表明：预置裂纹靶板离面位移与载荷冲量近似呈线性关系,随着裂纹深度和长度的增长,结构剩余冲击强度不断下降。     

爆炸冲击载荷作用下靶板动态响应研究

应用量纲分析方法分析爆炸冲击载荷下影响靶板动态响应的相关独立变量,分析了炸距和装药量对变形扰度值的影响。利用有限元软件LS-DYNA进行数值仿真,模拟靶板在冲击波载荷下的动力学响应,模拟结果与实验结果基本吻合。控制单一变量,分别得到炸距和装药量对靶板变形量的影响规律。研究结果表明,在一定范围内,靶板变形扰度随炸距的增加呈现类似指数形式的快速减小,随装药量的增加而线性增大。     

EFP侵彻钢靶板过程的光滑粒子法数值模拟研究

针对爆炸成形弹丸（EFP）的成型及侵彻钢结构靶板的问题运用无网格数值方法 SPH法进行了数值模拟研究。计算中采用完全变光滑长度SPH方法解决模拟爆炸过程中密度等物理参量变化梯度剧烈的问题,利用Ott-Schnetter提出的修正SPH方法处理在求解多介质大密度差问题时遇到的数值不稳定性问题,运用含损伤的Johnson-Cook本构模型处理钢板在冲击载荷下的变形与损伤问题;结果分析了弹丸头部特定节点处的速度变化历程,同时分析了不同药罩厚度对弹丸头部速度及对靶板侵彻过程的影响及不同尺寸的靶板在弹丸侵彻作用下的破坏形式,结果符合弹丸侵彻物理规律,表明该方法适合模拟爆炸与冲击等大变形破坏损伤问题。     

弹药侵彻混凝土过载性能的数值模拟

通过建立弹靶系统,分析侵彻模型及弹体内部炸药所受冲击载荷的动态响应,旨在揭示弹药在侵彻混凝土冲击环境下的过载特性,进而运用ANSYS/LSDYNA模拟软件,采用相应的弹药以及靶板数学模型,对弹药侵彻一定强度混凝土靶板进行了仿真计算,分别得出了弹体与内部炸药的过载曲线.并将弹体的过载曲线与Forrestal模型进行对比,仿真结果表明,弹体过载曲线峰值及总体趋势与该模型吻合较好.而且进一步预测了弹内装药的过载特征,说明模拟结果具有较高的可信度,可为同类弹药侵彻混凝土的过载特性方案设计提供参考.     

弹丸对加筋板穿甲的数值模拟研究

根据舰船上加筋板壳结构在强冲击载荷作用下的变形以及破坏过程,结合加筋板受弹丸穿甲的实验研究,采用数值模拟方式,对加筋板受到弹丸攻击时,靶板破坏模式、弹丸过靶姿态以及靶板抗穿透能力等进行了研究。结果表明,筋板的存在,使得靶板强度和刚度都得到了较大提高,靶板整体结构性能以及破坏模式发生了较大变化,"一""T""十"字加筋使弹丸极限穿靶速度的提高量随筋板和弹丸的不同在35%～80%之间变化,弹丸的最大偏转角达到了35°～40°。     

Ti/Al3Ti叠层复合材料冲击损伤建模及失效分析

针对Ti/Al_3Ti叠层复合材料的冲击损伤问题,建立具有界面层的Ti/Al_3Ti叠层复合材料有限元模型。基于仿真技术模拟Ti/Al_3Ti叠层复合材料受子弹冲击时的界面损伤过程,分析冲击载荷作用下Ti/Al_3Ti两相间界面损伤对材料失效形式的影响。结果表明:在Ti/Al_3Ti叠层复合材料被子弹冲击后,表面Ti层剥离较严重,产生径向裂纹及花瓣形开裂等失效形式;在拉伸波作用下,脆性相Al_3Ti产生放射性损伤,同时界面层遭到破坏,导致Ti层和Al_3Ti层发生脱层;随着子弹速度的降低,位于靶板底端的材料塑性变形增加,子弹击穿靶板后,靶板背面材料发生显著的花瓣形变形。     

用太勒模型模拟预测靶板对弹丸冲击的响应

G.L.Taylor利用波传播模型分析韧性柱形弹冲击刚性靶端面时的变形特性。Taylor法可用来产生由于弹道冲击引起的弹一板变形的简单的和性能良好的模型。文章阐述弹丸变形模型,指出靶板相应的响应,并将预测结果与实验数据作了比较。     

半穿甲战斗部碰靶的炸药安定性计算模型

采用应力波传播理论和能量原理，通过研究半穿甲战斗部，在碰靶时产生的应力波在靶板、弹顶和装药间的传播、反射和透射，以及装药对冲击载荷的化学响应，建立截锥头部的半穿甲战斗部碰靶装药安定性计算模型，计算结果与模拟试验结果较吻合。     

混杂纤维增强材料板抗侵彻数值仿真及实验验证

本文根据实验研究，提出了混杂纤维增强材料靶板在弹道冲击条件下的数值仿真要求，利用大型通用有限元程序，根据实验中复合材料层合板的破坏模式及破坏机理分析，建立其抗侵彻仿真混合模型。本文采用该模型对靶板抗侵彻过程中的三种影响因素(三种工况)进行计算比较。三种工况包括：(1)层间结合力较强，基体材料失效破裂，导致纤维层分层破坏的模拟；(2)仅考虑层间相互接触力影响的模拟；(3)考虑热效应对纤维及基体材料性能的影响的模拟。计算结果与混杂纤维增强材料板抗破片侵彻的实验现象及实验规律，具有较好地一致性，同时，也证明高速冲击可以作为绝热过程进行考虑。本文仿真计算结果对于较好的理解复合纤维材料靶板中各组成成分对其抗弹能力的影响及优化靶板结构具有重要的工程意义。     

基于变形热的NEPE推进剂本构模型

针对硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂在冲击载荷下的变形生热现象,基于热传导理论,拟合得到了冲击载荷下的温升函数。基于固体推进剂力学特性所具有的温度相关性,将温升函数添加到黏-超弹本构模型中,由此提出了一种考虑变形生热的黏-超弹本构模型,利用NEPE推进剂的SHPB实验数据进行了参数的获取和模型验证。结果表明:该模型可以很好地预测固体推进剂在高应变率下的力学曲线; 在研究聚合物冲击载荷条件下本构模型时应考虑冲击生热对聚合物造成的软化影响。     

强冲击载荷下电磁缓冲器有限元仿真模型

为获得强冲击载荷下电磁缓冲器的电磁与阻尼特性,针对其速度高、加速度大的运动特点,提出了一种改进的指数去磁模型来模拟钕铁硼永磁材料的去磁过程,同时采用一种改进的矢量磁滞模型来考虑软磁材料的磁滞效应。在此基础上,建立考虑去磁效应与磁滞效应的初级-次级涡流耦合时步有限元模型。采用冲击载荷模拟实验,验证了有限元模型的准确性;结合磁场测试得到并分析了冲击电磁缓冲过程的电磁与阻尼规律;通过开展强冲击载荷实验得到了电磁缓冲器高速运动条件下的阻尼规律。研究结果表明：数值分析方法具有高可靠性;去磁效应随缓冲速度增大而增强;阻尼系数随着缓冲速度的增大而减小;磁滞作用能扰乱磁场分布,影响阻尼力变化规律。     

高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器动力学特性研究

为探究筒型电磁阻尼器在高冲击环境下的制动效果,开展了高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器的动力学特性研究。基于ANSYS Maxwell电磁学有限元软件建立筒型电磁阻尼器二维数值仿真模型;通过对数值模型进行计算,获得筒型电磁阻尼器在冲击载荷作用下的阻尼输出特性和动力学特性,研究分析了内筒和外筒电磁阻尼力的分布特点;重点探究了导磁筒厚度、导电筒厚度、气隙宽度以及磁靴厚度等参数对动力学特性的影响。研究结果表明:双筒型电磁阻尼器的阻尼力主要由内外导电筒提供,外导电筒占据主导部分;内外导磁筒厚度在一定范围内不会对阻尼力产生影响。     

弹体非正撞击/侵彻载荷响应的一种半经验分析方法

针对非正撞击/侵彻情况下的弹体结构动响应预示问题,将球形腔膨胀理论与经验方法结合,提出了一种弹体非正撞击/侵彻动载荷计算的半经验方法。基于本文半经验方法,沿终点弹道计算侵彻弹体的动载荷时间历程,进一步运用模态叠加法求解弹体结构动响应,对多个弹体算例的侵彻过载和应力进行预示并与数值仿真结果对比表明本文方法具有较强适应性,弹体结构最大应力预示结果的相对误差能达到30%左右。     

爆炸载荷冲击下假人下肢的材料参数识别和修正方法

为提高假人在爆炸载荷冲击下的模拟精度,以高速垂向冲击下假人下肢材料本构参数校验寻优为目标,基于爆炸载荷冲击波作用于车身结构产生的结构响应特性,确定模拟爆炸载荷冲击台架的冲击速度。设置不同的冲击速度进行假人下肢冲击实验,获取下肢的冲击力-时间曲线。对下肢的重要材料参数进行实验设计并获取仿真下肢胫骨力峰值,以仿真数据与实验数据误差最小化为目标进行下肢材料参数寻优。通过台架实验与有限元数值仿真校验对材料参数进行优化,得到下肢各组件之间材料本构模型参数的最佳匹配。结果表明：假人下肢模型材料参数优化后的仿真结果与实验结果一致性较好,可为高速垂向冲击下假人下肢材料模型修正提供技术支持。     

异常荷载下导弹（火箭）级间连接结构失效分析

依据导弹（火箭）级间螺栓法兰连接结构特点,简化制作两组原理性实验件,设计进行了横向冲击和准静态荷载两种工况作用下连接结构失效实验。通过对比两种加载速率下的破坏结果,分析冲击力、加载力、螺栓响应数据和连接界面开缝位移数据,总结了连接结构的失效机理。此外,建立了针对连接结构失效进程仿真的有限元模型,并通过实测数据对其检验校核。研究结果表明：连接结构在横向异常荷载作用下呈序列失效特点,单个螺栓由于法兰盘“杠杆效应“存在明显弯曲变形,实际失效模式为“拉弯耦合”失效;冲击加载下螺栓材料“应变率效应”不显著,在本构模型的选择上可暂时不考虑动态加载的“应变率效应”;与实测数据对比可见,基于Abaqus显式算法的仿真模型,对连接结构失效进程的模拟误差在15%以内,工程中可以认为数值仿真得出的结论是可靠的。     

波浪对航行体高速入水载荷特性影响

波浪条件下航行体高速入水的载荷特性是影响该类航行体总体方案及结构设计的关键因素.采用流体体积多相流模型和动网格技术建立高速入水数值模拟方法,通过试验验证计算方法的准确性和适用性,并分析入水角度和波浪参数等因素对高速入水轴向载荷的影响规律.结果表明:轴向冲击力系数峰值随着入水角度增大而增大,且与入水角的正切函数值呈线性关...     

火炮发射药床冲击破碎动力学仿真研究

为了研究发射装药引起膛炸的基本原理,确保火炮武器系统发射过程安全,实现末端毁伤效应,从理论分析计算的角度出发,基于离散单元法,建立了火炮发射药床冲击破碎动力学仿真模型,模拟了大口径火炮发射药床在燃气流冲击载荷下的破碎过程,并与有限元计算软件LS-DYNA的结果进行对比,结果表明,离散单元法和有限元法计算结果几乎一致,验证了该方法的准确性。该计算方法对发射装药发射安全性研究具有一定理论实用价值。     

内埋弹舱弹射冲击载荷特性研究

内埋弹舱采用弹射方式投放武器,在弹射瞬间会对上部隔框、进气道等结构产生很大的冲击载荷,需要准确计算内埋弹舱的弹射冲击载荷以供结构设计使用。建立导弹弹射机构动力学模型,通过对舱体结构挂点处分别进行刚性或柔性化处理,得到挂点连接形式对冲击载荷的影响;研究了不同类型作动筒输出的作动力形式和峰值与冲击载荷特性之间关系,分析了弹射架改型设计后挂弹质量对冲击载荷特性的影响。研究结果表明,柔性化连接形式可正确描述冲击载荷的传递过程,且峰值前置的作动力形式提供了更好的弹射效果,挂弹质量与作动力峰值之间关系可指导改型弹射系统的任务包线。     

强冲击载荷下永磁式电涡流阻尼器阻力特性及优化研究

为研究并减弱永磁式圆筒型电涡流阻尼器在强冲击载荷下去磁效应对火炮后坐阻力的影响,根据其工作原理,对永磁体励磁等效处理,得到不同磁体数目下后坐阻力。建立电涡流阻尼器动力学模型,分析了去磁效应的存在,研究了不同磁靴厚度、内筒厚度、外筒厚度对阻力特性的影响。对内筒分段处理,建立强冲击载荷下后坐阻力优化模型。通过最优拉丁方进行试验设计,利用径向基神经网络与带精英策略的非支配排序遗传算法对后坐阻力规律进行多目标优化研究。研究结果表明：优化后后坐阻力曲线平台效应增强,优化方法、对象有效;涡流阻尼力由强变弱、复进机力占主导时的后坐阻力峰值分别降低了12.6%、2.3%,有效减弱了电涡流阻尼器后坐过程去磁效应的影响。