长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板的简化模型

本文对长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板的主要现象和过程作了分析。考虑了弹杆在侵彻过程中的破碎以及弹、板的材料性质对侵彻过程的影响,建立了一个垂直侵彻的简化计算模型,定量地描述了在侵彻半无限厚板的过程中弹杆的速度、长度和穿深的变化规律。研究的速度范围是900～1600米/秒。计算和实验结果符合较好。     

后置组合杆体侵彻机理研究

为提高杆式侵彻体的侵彻威力,设计了一种新的后置组合杆体结构。进行了相同外形结构的后置组合杆体与单一均质杆体垂直侵彻半无限钢靶的对比试验,试验结果表明,后置组合杆体侵彻能力优于均质杆体,侵深最大增加了25%. 通过数值仿真对后置组合杆体侵彻能力优于均质杆体的原因进行了分析,并与试验结果进行了比较验证。进一步数值模拟了4种不同配置的后置组合杆体在1 000~1 600 m/s着靶速度段侵彻半无限钢靶,得出了不同配置后置组合杆体的侵彻效率与着靶速度的对应关系。     

异型侵彻体垂直侵彻半无限靶板试验研究

针对速度为1.4～1.9 km/s,长径比为20,在相同的质量和横截面积条件下,3种截面形状(三角形,四边形及圆形截面)的长杆体,时其垂直侵彻半无限靶板特性进行了试验研究.研究表明:在此速度范围区间,3种截面形状杆体的侵彻深度随速度变化趋势相同,但当着靶速度高于1.7 km/s时,三角形截面杆的侵彻性能最好,四边形次之,圆形截面杆最差.     

伸出式侵彻体垂直侵彻半无限靶数值模拟

对伸出式侵彻体垂直侵彻半无限靶板的物理过程进行了描述,分析了侵彻过程中一些重要参量的变化规律,并对此过程进行了三维数值模拟,模拟结果与试验结果有较好的一致性;与具有相同质量相同外径的基准杆进行了比较,结果表明,在火炮速度范围内,伸出式侵彻体相对基准杆有较大的穿深增益,而且这种穿深增益随着撞击速度的增加而逐渐增加.     

12.7mm穿燃弹侵彻603装甲钢行为研究

通过弹道枪开展12.7 mm穿燃弹以不同速度垂直侵彻603装甲钢半无限厚靶板的弹道试验，并结合数值仿真计算对侵彻深度、侵彻阻力等进行研究。结果表明：侵彻过程中弹芯为主要侵彻元，表现为刚性侵彻，背甲对侵彻深度的影响可忽略。不同着靶速度的弹芯侵彻阻力随位移的变化规律基本一致，可分为弹芯飞行摩擦阻力阶段、弹芯头部进入靶板阶段、弹芯头部完全进入靶板阶段。通过刚性弹侵彻半无限厚靶板，结合空腔膨胀理论模型对尖卵形弹头进行等效简化，建立了尖卵形刚性弹芯侵彻深度预测公式。根据量纲分析拟合得到了无量纲侵彻深度和无量纲动能的关系式。     

钨合金长杆体垂直侵彻半无限厚钢靶的非相似材料模拟

从长杆体侵彻半无限钢靶的简化力学模型出发，根据影响侵彻宏观效果的主要物理参量，获得了侵彻效果非相似材料模拟的相似律．模拟分析和模型、原型的实验证明，在几何相似的条件下Ｈ６２黄铜杆侵彻ＬＹ１２半无限厚铝靶在侵彻深度方面与９３Ｗ钨杆侵彻３８ＣｒＭｏＡｌＡ钢靶是相似的．     

长杆弹垂直侵彻复合装甲机理的研究

为抵抗动能弹和破甲弹的侵彻，在车辆关键部位的防护采用复合装甲。根据长杆弹垂直侵彻均质半无限靶板的理论，建立了长杆弹垂直侵彻多层复合装甲的简化模型，对侵彻深度进行了数值模拟，讨论了陶瓷和玻璃钢厚度对复合装甲抗弹效果的影响，并通过实验研究加以验证，实验结果和数值模拟结果吻合较好。     

固连接异形侵彻体垂直侵彻半无限靶数值模拟

结合固连接异形侵彻体侵彻半无限靶的试验,利用三维非线性动力有限元程序LS-DYNA3D,建立了有限元分析模型,描述了侵彻全过程的有关物理和力学现象,并和同质量而直径等于该侵彻体管外径的杆(基准杆)的侵彻做了比较．数值模拟结果与试验结果吻合较好,从穿深来看异形侵彻体的侵彻能力要优于基准杆．     

伸出式侵彻体斜侵彻有限厚靶板数值模拟

文中进行了伸出式侵彻体斜侵彻有限厚靶板的试验，利用有限元程序LS-DYNA对伸出式侵彻体侵彻有限厚靶进行了三维数值模拟，从靶后动能的角度和同质量同外径的基准杆的侵彻能力做了比较。分别描述了伸出式侵彻体和基准杆侵彻靶板的物理图像．得出了侵彻体动能随时间的变化规律。结果表明在整个火炮初速范围内，伸出式侵彻体的动能下降率要小于基准杆；在低速段，伸出式侵彻体相对于基准杆的优势不是很明显。但随着撞击速度的增大，伸出式侵彻体的靶后动能优势较为明显，而且靶后动能的增益随侵彻速度的增加而增加。     

爆炸成型杆式侵彻体对混凝土靶侵彻研究

采用X光照相及威力效应试验,对爆炸成型杆式侵彻体的特征参量及对混凝土的侵彻能力进行了研究,获得了不同药型罩结构所形成爆炸成型杆式侵彻体的形状、头尾速度及对混凝土靶的侵彻参量,对比了半无限厚混凝土靶板及多层有限厚薄靶板对侵彻威力的影响.结果表明,试验所采用的两种药型罩结构能够形成较理想的爆炸成型杆式侵彻体,在混凝土靶中形成孔深与孔径兼顾的孔道.     

长杆弹截面形状对垂直侵彻深度的影响

结合现有实验数据,针对圆形、矩形和三角形3种截面形状的5种93W长杆弹对半无限4340钢靶在入射速度为1500～1800m/s时的侵彻进行数值研究。结果表明:数值计算结果与实验吻合较好;对于同种入射速度、相同弹体长度、同种弹体和靶板材料而言,等截面面积的三角形截面的长杆弹侵彻深度明显高于矩形和圆形截面的侵彻深度,而圆形与矩形之间并没有明显区别;三角形截面长杆弹侵彻过程中的自锐化现象是其侵彻深度明显大于其它两种弹体的主要原因。     

弹丸垂直侵彻土壤混凝土复合介质的理论分析模型

针对土壤混凝土复合介质,采用Ｅｕｌｅｒ方法提出了一种考虑土壤,混凝土交界面效应的球形空腔膨胀理论,建立了弹丸垂直侵彻土壤混凝土复合介质的侵彻模型,结合实例将模型计算结果同质量２．４ｋｇ,弹径５０ｍｍ,撞击速度４５６ｍ／ｓ的弹丸垂直侵彻土壤混凝土复合介质试验结果进行了对比分析。     

活性破片撞击油箱毁伤行为与机理

为分析活性破片动能与化学能耦合作用下的引燃毁伤行为,开展活性破片作用油箱毁伤效应研究。采用实验与理论分析相结合的方法,对活性破片作用于不同注油量油箱典型毁伤模式及毁伤机理进行探究。实验结果表明：活性破片作用于非满油油箱时,806~1 331 m/s速度下活性破片均引发油箱内油气层闪燃,但液体燃油均未发生持续燃烧;活性破片作用于满油油箱时,若撞击速度从855 m/s增加至1 225 m/s,则典型毁伤模式依次为油箱穿孔、焊缝开裂、泄漏燃烧和解体燃烧。基于实验结果与活性材料冲击响应特性,揭示了活性破片作用油箱毁伤机理;结合活性材料能量释放特性,建立了满油油箱结构失效分析模型,模型结果与实验结果吻合较好。     

钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标临界跳飞角计算模型

针对钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标的跳飞问题,通过简化目标和分析变量构造弹目交汇物理模型,采用LS-DYNA3D显式动力学软件建立有限元仿真模型并进行校验,开展长杆弹以着速1 000~2 200 m/s、命中偏移角0°~40°多工况撞击厚壁柱形目标的仿真计算,得到不同着靶条件下长杆弹的临界跳飞角β_c。通过对着速v、命中偏移角γ对临界跳飞角β_c的影响进行量化分析,经数据拟合获取修正因子,建立基于Rosenberg临界跳飞角β_c的修正计算模型。与数值模拟结果对比结果表明,该模型对确定钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标跳飞边界具有较好的适用性。     

激光辅助冷喷涂Cu颗粒撞击45钢的数值模拟

采用有限元分析软件ANSYS Multiphysics/LS-DYNA模块,选取Johnson-Cook材料模型与双线性各向同性硬化材料模型,建立了激光辅助冷喷涂三维模型,并通过这两种材料模型模拟了不同入射速度和沉积点温度条件下,Cu颗粒撞击45钢基体的沉积过程,分析了速度、沉积点温度对沉积颗粒变形行为的影响。结果表明:常温下颗粒撞击速度为800 m/s和基体预热温度850℃、颗粒速度为500 m/s时,Cu颗粒都能有效沉积到45钢基体上;两种模型都能用于预测激光辅助冷喷涂工艺参数。     

穿爆弹丸内装药撞击起爆实验及数值模拟

为了研究穿爆弹丸内装药的起爆机理,对穿爆弹丸的惯性点火元件进行设计,进行了弹道发射撞击起爆试验。对炸药采用SPH建模,对其他结构采用有限元网格划分,建立了穿靶过程数值模型。根据含能材料在撞击作用下的非冲击起爆判据,采用ANSYS/LS-DYNA软件对装药的惯性撞击特性进行分析,得到了钝化RDX装药的临界起爆能量范围。结果显示:弹丸以394 m/s的速度撞击7.4 mm的靶板时发生爆炸,装药起爆的临界比塑性能在1.42 GPa·μs～1.63 GPa·μs范围内; 在弹丸能够有效穿透靶板的情况下,弹丸的着靶速度越低,装药所受惯性冲击力越小,惯性作用持续时间越长,装药越容易被起爆。     

超高速钢球打击肥皂与生物靶标的创伤弹道特点研究

通过对比研究不同速度钢球打击肥皂靶和生物靶的创伤弹道表现,探讨二者在超高速破片打击下的动态响应异同。采用不同速度（1 000 m/s、2 000 m/s、3 000 m/s、4 000 m/s）的0.72 g钢球分别打击肥皂靶和实验动物后肢肌肉丰满处。打击后观察靶标的弹道学表现,包括出入口大小、伤腔形状和大小、动物肢体损伤范围和损伤程度。研究结果表明：从1 000 m/s到4 000 m/s,随着钢球速度的增加,伤道入口越大,伤道出口从1 000 m/s到3 000 m/s逐渐增大;在4 000 m/s速度时,投射物未能穿出软组织,形成半球形伤腔;钢球以1 000 m/s速度打击肥皂时形成直径为5 cm的入口和直径0.6 cm大小的出口圆锥体;2 000 m/s速度打击肥皂时形成直径为16 cm的入口和出口直径3 cm大小的圆锥体;4 000 m/s速度打击肥皂时形成25 cm×25 cm×17 cm的半球形坑,未击穿肥皂;从弹道入口为起始点,以1 cm为间距分别测量的动物瞬时空腔、动物伤腔和肥皂空腔不同伤道深度上剖面投影的直径大小。对比相同速度钢球打击下剖面直径变化曲线,发现不同速度下伤道深度5～10 cm处肥皂空腔和动物的瞬时空腔的剖面直径相近。在超高速钢球打击下,肥皂靶形成的空腔与生物靶形成的瞬时空腔在伤道前端大小近似,可见肥皂靶可以一定程度上反映超高速钢球的生物杀伤效应。     

破片对薄盖板装药的冲击起爆研究

研究破片对薄盖板装药的冲击起爆问题.针对压装JH-2装药和五种质量圆柱形破片,进行1200～1300m/s速度范围内的冲击起爆试验.在破片冲击裸装药Held临界起爆判据的基础上,推导出破片冲击薄盖板装药临界起爆速度的工程计算模型,模型计算结果与试验结果相吻合.获得了具有工程应用价值的试验数据和推广应用价值计算模型,并分析了盖板所起的作用.     

离散杆对钢板的高速侵彻效应

空空导弹可控离散杆战斗部爆炸后抛撒出一组细长杆条,这些高速飞散和旋转的杆条从不同的角度对目标物体进行高速侵彻穿透。本文主要通过建立合理的侵彻模型和计算方法,对细长杆条从不同角度侵彻靶板的过程进行数值仿真研究。研究结果表明,高速飞行的细长杆可以从不同角度穿透靶板,形成不同程度的毁伤,侵彻过程中呈现复杂的塑性应力波的传播,导致形成不规则的毁伤面和杆复杂变形状况。     

TC4钛合金板对球形弹抗冲击损伤特性研究

为研究钛合金板在球形弹冲击下的弹道性能与失效特性,在一级气炮进行弹体正冲击靶板试验,获取弹体的弹道极限速度和速度曲线。用有限元软件Abaqus建立弹体撞击靶板的仿真模型,计算获取弹体不同入射角冲击靶板的弹道极限速度,验证数值仿真模型及参数有效性。结果表明:质量为8.35 g的刚性球形弹冲击厚度为2 mm的钛合金板时,数值仿真的弹体弹道极限为231 m/s,试验为233 m/s,两者相差0.86%。随弹体冲击角度逐渐增大,靶板弹道极限逐渐增大,靶板的拉伸撕裂程度更严重。