双层药型罩形成的串联爆炸成型弹丸速度计算模型

针对典型双层药型罩爆炸成型弹丸(EFP)装药结构,基于微元爆轰驱动及碰撞理论,考虑药型罩轴向驱动及径向压垮特性,建立了双层药型罩串联EFP速度分析模型。计算结果表明：罩微元径向压垮引起的内外罩EFP轴向速度差是串联EFP分离的核心因素;外罩EFP速度随外罩曲率及外罩所占厚度比增加而增加;内罩EFP速度随外罩曲率增加而减小,随外罩所占厚度比增加而增加。结合数值模拟与脉冲X光成型试验对所推导理论进行了验证,三者所得到的串联EFP速度吻合较好。     

优化设计次口径球缺罩成形装药结构

运用ANSYS/LS-DYNA仿真软件,进行了次口径球缺罩的成形装药结构参数对侵彻体形成的影响规律的数值模拟研究.采用端面环形起爆方式,优化设计次口径球缺罩的成形装药结构,找出形成最佳杆式EFP的次口径球缺罩的圆弧曲率半径、药型罩壁厚及成形装药高度的最优值;当内圆弧半径为40mm、壁厚为1.8mm、装药高度为45mm时,仿真得到了成形形态和成形参数都较佳的杆式EFP,其头部速度达到2 532m/s,长径比为3.2.同时,得到了杆式EFP成形参数速度和长径比等随次口径球缺罩的圆弧曲率半径、药型罩壁厚和成形装药高度的变化规律曲线,为今后优化设计EFP战斗部提供参考依据.     

EFP战斗部结构参数优化设计研究

基于研究EFP穿甲威力目的,利用LS-DYNA软件对球缺型EFP成形进行数值模拟研究;分析了曲率半径、药型罩壁厚、壳体厚度等参数对EFP成形性能的影响规律;优化得到了药柱高度50 mm、装药直径40 mm的EFP战斗部结构方案;研究结论将为EFP优化设计提供参考依据.     

爆炸成型弹丸性能参数灰关联分析

为了分析药型罩和装药参数对爆炸成型弹丸成型的影响,采用数值模拟方法计算出18种不同方案下EFP成型后的性能参数,基于灰理论对影响EFP成型性能的参数进行了灰关联分析.结果表明:影响EFP速度的主要因素依次为装药爆速、装药密度、药型罩锥角、装药高度、药型罩材料密度、药型罩壁厚;影响EFP长径比的主要因素依次为装药爆速、装药密度、药型罩材料密度、装药高度、药型罩锥角、药型罩壁厚;研究结果可为EFP战斗部优化设计和毁伤性能的提高提供参考.     

应用灰色系统理论研究爆炸成型弹丸速度的影响因素

利用理论公式和数值模拟方法计算出12种不同方案下药型罩为大锥角型的EFP速度,应用灰色系统理论对所考虑的因素进行分析,建立了各个因素与EFP速度之间的灰关联度矩阵.通过对灰关联度矩阵的分析,得到了影响EFP速度的主要因素依次为装药密度、炸药爆轰速度、药型罩锥角、药型罩直径、装药高度和药型罩壁厚,对EFP的药型罩设计和装药结构设计具有重要参考价值.     

爆炸成型弹丸成型因素的正交设计研究

以球缺型爆炸成型弹丸(EFP)为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA,计算分析了药型罩曲率半径、药型罩壁厚、装药长径比、壳体厚度4种因素对爆炸成型弹丸速度的影响规律.结果表明:随着药型罩曲率半径、装药长径比、壳体厚度的增大以及药型罩壁厚减少,EFP的速度增大.在此基础上以爆炸成型弹丸速度为指标,应用正交设计方法对这4个因素对EFP速度的影响主次关系进行了分析研究.结果表明药型罩壁厚是主要影响因素,并得到了4种因素各水平的最优组合.     

EFP成型影响因素的数值模拟

用LS-DYNA程序对等壁厚、球缺罩EFP的成型过程进行了三维数值模拟.根据模拟结果,得到了EFP的成型图象,绘制了装药长径比、药型罩曲率半径、药型罩厚度等物理量对EFP的速度的影响曲线,获得了上述物理量对EFP成型的影响规律,可以为EFP结构的优化设计提供参考依据.计算表明,三维数值模拟方法能够形象显示EFP成型过程的细节和各个物理量对EFP性能指标的影响情况,LS-DYNA程序是进行战斗部仿真试验的有效工具.     

周向MEFP成型规律数值分析

为研究周向MEFP的成型规律,针对周向MEFP结构设计了仿真模型,应用AUTODYN软件,从药型罩参数和战斗部结构参数两个方面进行数值模拟。结果表明:调整药型罩口径和曲率半径对EFP成型速度影响不大,但药型罩厚度的增大会使EFP成型速度明显减慢;药型罩的曲率半径和厚度对EFP的长径比影响明显。增厚周向MEFP战斗部壳体或使用高能炸药会使EFP的成型速度及长径比都增大。     

双层药型罩EFP战斗部性能参数的灰色系统理论分析及实验研究

通过LS-DYNA有限元软件计算得到不同装药结构的双层药型罩爆炸成型弹丸(EFP)战斗部成型侵彻体的特征参数,利用灰色系统理论分析了药型罩材料密度、曲率半径、厚度比以及装药密度、装药长径比(L/D)对成型侵彻体不同特征参数的影响规律。基于灰色系统理论分析结果设计了不同装药结构的双层药型罩EFP战斗部并进行了毁伤效应实验研究。实验结果表明当内外药型罩的厚度比为1.33时,双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体的侵彻深度达到0.67倍装药口径,是具有相同装药结构EFP战斗部成型侵彻体侵彻深度的两倍左右;具有Cu-Cu或Cu-Fe药型罩组合方式的双层药型罩EFP战斗部成型侵彻体在侵彻深度方面的能力大致相当,但是Cu-Cu药型罩组合方式的战斗部成型侵彻体侵彻钢板的形状近似呈圆形。     

壳体性质对爆炸成形弹丸性能的影响

利用LS—DYNA有限元程序对带壳EFP结构的成形过程进行数值模拟．研究了壳体的材料以及厚度对EFP性能的影响规律。研究表明，壳体材料的密度和厚度的增加将有利于提高EFP的速度和密实度；对于某一特定的EFP装药结构。可确定一个壳体临界厚度，使形成的弹丸长度达到最大。研究结果可应用于EFP战斗部结构优化设计。     

不同炸高下的EFP 对盖板炸药的撞击起爆研究

为了研究不同状态下的爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)对盖板炸药的冲击起爆影响,采 用Ls-Dyna 仿真软件,建立EFP 撞击起爆带壳炸药的数值仿真模型。利用EFP 成型过程的不同阶段其头部速度不同, 对不同厚度盖板的CompB 炸药进行撞击起爆数值仿真,分析了各个阶段的比动能、头部速度与盖板厚度的关系,以 及盖板厚度与起爆时刻、位置的变化规律。仿真结果表明：在0.5～1 倍装药直径之间,可以得出临界盖板厚度与头 部速度、EFP 沿飞行方向的投影面积成正比,并且EFP 在侵彻大于2.5 倍装药直径的盖板过程时,不会形成剪切块; 笔者设计的口径40 mm EFP 完全成型后,其比动能为61.81 MJ/m2,可以起爆最大盖板厚度为10 mm 的CompB 炸药; 在一定盖板厚度范围内,冲击起爆时间和冲击起爆位置都随着盖板厚度增加而增加;EFP 飞行至0.5 倍装药直径处, 所能撞击起爆的临界盖板厚度是EFP 成型后的2 倍。该研究对于防空防导的战斗部EFP 设计具有一定的参考价值。     

次口径三层球缺药型罩形成串联EFP数值模拟

运用ANSYS/LS-DYNA仿真软件,分析了一种次口径三层球缺药型罩战斗部形成串联EFP的过程,得到每层药型罩形成的EFP速度和长径比随球缺罩曲率半径、药型罩壁厚、装药高度的变化规律曲线.分析结果表明:球缺罩曲率半径和药型罩壁厚对EFP外形有显著影响,装药高度的增加可有效提高EFP速度.     

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。     

爆炸成型模拟弹丸水中飞行影响因素

为了研究爆炸成型弹丸(EFP)结构参数对其水中飞行特性的影响,利用LS-DYNA有限元分析软件,对不同结构参数下EFP等效模型侵彻水介质进行了数值模拟,获得了弹丸结构参数对EFP水中飞行特性的影响。仿真结果表明:弹丸尾裙长度和实心部厚度对EFP水中速度衰减的影响均呈正相关,其数值越大弹丸水中速度衰减越缓慢,EFP水中质量的损失主要体现在尾裙部分质量的损失; 以不同速度入水的EFP弹丸在速度下降为60%的范围内,其相对速度v_e/v₀衰减具有较好的一致性,当速度衰减超过60%后,入水速度越高则EFP水中速度衰减幅度越大; 弹丸材料密度在EFP水中速度衰减过程中具有重要作用,密度越高则EFP速度衰减和质量损失越缓慢,存速能力越强,密度相近时,弹丸速度和质量变化规律均趋于一致。     

聚能型鱼雷战斗部对潜艇目标毁伤研究

聚能型鱼雷战斗部在炸药起爆后，药型罩形成高速运动的自锻弹丸，在侵彻水介质时保持低阻运动，出水后能在耐压壳上穿约φ100mm的孔，并具有一定的后效作用，能继续击毁潜艇舱段的发动机、弹药舱等，使之完全失去战斗力．     

准球形EFP成型影响因素的数值模拟

采用非线性动力学程序AUTODYN数值模拟了准球形爆炸成型弹丸(EFP)压垮成型过程,研究了药型罩外曲率半径(R2)和壁厚(h)等结构参数对EFP长径比和速度的影响,并对R2=0.76Dk,h=0.136Dk的EFP进行了脉冲X光摄影实验。结果表明,随着药型罩外曲率半径和壁厚的增大,EFP的长径比逐渐减小,EFP速度逐渐降低;获得了形成准球形EFP的药型罩外曲率半径与壁厚对应关系;数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

结构参数对爆炸成型弹丸性能影响的研究

为研究聚能装药结构参数对爆炸成型弹丸性能的影响,利用三维动力有限元程序,对爆炸成型弹丸形成过程进行了数值模拟,研究了装药长径比、装药密度、药型罩材料、起爆方式以及壳体厚度对爆炸成型弹丸性能的影响规律。根据研究结果,设计了一种较优化的聚能装药,并进行了聚能装药侵彻混凝土靶板实验。实验结果表明,设计的EFP聚能装药对混凝土靶板有较好的开坑效果,开坑孔径和孔深分别接近装药口径的0.6倍和6.4倍。     

药型罩参数对悬浮雷弹战斗部EFP 成形效果影响

为得到药型罩参数对空中悬浮雷弹战斗部 EFP 成形效果的影响,采用正交设计的方法,针对变壁厚准球形的药型罩内曲率半径、外曲率半径、罩顶厚度等参数,通过 LS-DYAN 仿真计算出以爆炸成形弹丸（EFP）成形效果,用SPSS 软件回归分析得出动能的估算边际均值,以成形效果及动能为指标,对 EFP 爆炸成形进行了分析。研究结果表明：药型罩尺寸的交互效应是影响 EFP 动能大小的主要因素。