起爆方式对半球型药型罩射流形成影响的数值模拟

为了研究起爆方式对杆式射流形成的影响，利用ANSYS／LS-DYNA有限元软件，对同种装药结构条件下的半球形药型罩进行正向单点起爆、4点起爆、8点起爆，逆向4点起爆和8点起爆后形成的射流进行数值模拟．计算结果表明：起爆方式对射流的性能有着重要的影响，不同起爆方式在装药中形成不同的射流；正向8点起爆形成的射流头部速度和射流长度都比其他起爆方式好．     

不同炸药及装药高度对聚能射流侵彻性能的影响

为研究不同炸药及装药高度对聚能射流侵彻性能的影响,分析不同炸药及装药高度对聚能射流侵彻性能的影响.通过 TrueGrid 建模,LS-DYNA 数值模拟计算,对在同一装药直径、装药高度时,不同炸药对聚能射流头部速度、侵彻后效靶板的能力进行对比;比较在同一装药直径、同种炸药时,不同装药高度对聚能射流头部速度、侵彻后效靶板的能力.仿真结果表明:奥克托今炸药压垮药型罩形成的聚能射流头部速度最大,侵彻后效靶板能力最强;装药高度的变化对奥克托今炸药压垮药型罩形成的聚能射流的头部速度,侵彻后效靶板的能力影响不明显.该研究结果对聚能装药设计具有一定参考价值.     

杆式射流与射流转换的双模战斗部优化设计

综合运用理论分析、仿真计算和试验研究,优化设计了实现杆式射流（JPC）与射流(JET)转换的双模战斗部。理论分析了单点起爆与环起爆条件下药型罩压垮变形情况,数值仿真优化了成型装药结构参数,包括药型罩锥角、药型罩弧度半径、药型罩壁厚和装药高度,找出了实现JPC与JET双模转换的起爆方式及结构参数匹配关系：采用单点起爆形成JPC,环起爆形成JET,选取药型罩锥角为80°~100°,药型罩弧度半径为0.1倍装药口径,药型罩壁厚匹配锥角设计,装药高度为0.9倍装药口径。针对优化结构进行了X光成像试验研究,试验结果与仿真结果误差在8%以内。综合运用理论分析、仿真计算和试验研究,优化设计了实现杆式射流（JPC）与射流(JET)转换的双模战斗部。理论分析了单点起爆与环起爆条件下药型罩压垮变形情况,数值仿真优化了成型装药结构参数,包括药型罩锥角、药型罩弧度半径、药型罩壁厚和装药高度,找出了实现JPC与JET双模转换的起爆方式及结构参数匹配关系：采用单点起爆形成JPC,环起爆形成JET,选取药型罩锥角为80°~100°,药型罩弧度半径为0.1倍装药口径,药型罩壁厚匹配锥角设计,装药高度为0.9倍装药口径。针对优化结构进行了X光成像试验研究,试验结果与仿真结果误差在8%以内。     

逆序起爆下大锥角罩形成聚能射流的分析

为了分析在逆序起爆方式下,炸药装药量对大锥角药型罩形成聚能射流的影响。利用LS-DYNA有限元分析软件,分别对装药长径比为0.4D、0.5D、0.6D、0.7D、0.8D 5种装药结构进行计算及分析。研究表明:大锥角药型罩在逆序起爆结构下可以获得高速细长的射流;并且增加装药量对聚能射流的速度以及成型没有太大影响;在0.4倍口径装药结构下,仍然能够获得高速细长大炸高的聚能射流。     

截锥型药型罩形成毁伤元特性仿真研究

为设计一种射流型多模式战斗部,对90°锥形药型罩进行截顶及变换,应用ANSYS/LS-DYNA 3D有限元分析软件分别就不同结构药型罩在不同起爆方式形成不同毁伤元进行数值仿真模拟。对比研究结果表明:通过用圆弧取代截锥形药型罩顶部形成的药型罩,选择装药顶端中心点起爆,形成高速杆式侵彻体;选择装药底端环起爆,形成细长连续高速射流,实现了多模式战斗部毁伤元的转换。并且用圆弧取代截锥形药型罩顶部或采用逆序起爆方式都能够有效解决爆轰产物泄出问题,形成高效毁伤元。     

平顶尺寸与起爆环半径对复合药型罩形成射流的影响

为研究复合药型罩平顶尺寸与起爆环半径对射流头部速度及成形的影响,对不同平顶尺寸和起爆环半径的铜-铝复合药型罩进行数值模拟.利用AUTODYN-2D模拟药型罩的变形和射流的形成及断裂的过程,仿真平顶尺寸对射流的影响、起爆环大小对双层药型罩形成射流的影响、平顶尺寸与起爆环半径对射流成形的影响,并分析外罩挤破内罩状况.结果表明:小起爆环半径时,药型罩平顶尺寸越小,射流头部速度越高;大起爆环半径时,较大的平顶尺寸可获得较高的射流头部速度,平顶尺寸增加到装药口径20％左右时,成形中会出现内罩挤破外罩的现象.     

带空腔装药结构射流成型数值模拟研究

利用AUTODYN-2D非线性差分软件对有空腔装药结构的射流成型过程进行了数值模拟。分析研究了装药空腔顶部到装药端面距离h、装药空腔顶部直径d及装药空腔与药型罩接合处母线长度L三因素对射流成型的影响规律。在此基础上,应用正交设计针对3种因素对射流头部速度影响的主次关系进行了分析研究。结果表明：射流头部速度随着h值的增大而减小,随着d值增大而增大;当其他因素不变时,L存在最佳取值,L小于最佳值时射流头部速度随L值增加而增加,反之则会降低;装药空腔顶部直径是射流头部速度的主要影响因素;得到了3种因素的最优组合,最终结果比无空腔装药射流头部速度提高了19.1%。     

聚能装药药型罩作用机理的实验解析

文中在实验的基础上揭示了聚能装药药型罩在炸药装药起爆形成的爆轰波压力作用下，药型罩组织结构形成破甲射流及滞后随进杵体的变化规律。药型罩金属基体对于药型罩形成破甲金属射流时的作用，沿母线各处的作用是不同的，但其变化是有规律的．作用最大处约在药型罩的中下部位。     

环起爆位置对EFP成型的影响

针对环形起爆网络在多模成型装药上的应用问题,利用LS-DYNA仿真软件,通过改变环起爆位置,研究了起爆环距离药型罩的轴向距离和起爆环半径对形成侵彻体的速度、长径比等参数的影响规律.分析结果表明,起爆环半径对EFP成型的影响比较大,当起爆环半径从0倍增加到0.5倍装药口径时,EFP头部速度提高了37%,长径比增加了6.6倍;当起爆环到药型罩的轴向距离从0.34倍装药口径减小到-0.06倍装药口径时,侵彻体速度减小了42.7%,长径比降低了72.6%.数值模拟结果与脉冲X光摄影试验结果吻合较好,仿真与试验结果表明侵彻体速度和长径比与起爆环到药型罩的距离和起爆环半径分别呈线性变化和抛物线规律变化.     

多模式聚能破甲战斗部技术研究

为了开发一种射流型多模式战斗部,使其穿深能力明显高于EFP,采用了90°铜药型罩聚能装药结构,不同起爆方式与炸高调节机制结合,使同一种聚能装药可分别形成长径比差异较大的长射流或杆式射流。试验表明,选择中心单点起爆与典型制式炸高结合,形成的杆式射流穿深较浅而开孔直径较大;选择环形多点起爆与有利炸高结合,形成的长射流穿深较高而开孔直径较小,不仅使两种聚能侵彻体的穿深能力具有明显差异,而且还可实现破甲-杀伤多用途。     

基于BP神经网络和遗传算法的环形药型罩优化

环形聚能装药相比传统的聚能装药具有侵彻口径大的优势,为了得到可以形成稳定的环形聚能射流的最优环形药型罩结构,提出了一种将数值模拟结果与BP神经网络相结合,并通过遗传算法对环形药型罩进行优化设计的方法。首先,利用正交试验法对环形药型罩进行方案设计,得到各因素对环形聚能射流稳定性的重要程度,其次利用LS-DYNA软件进行数值模拟得到最初的样本数据,然后通过MATLAB软件拟合出神经网络训练所需的样本数据,接着将环形药型罩结构参数作为BP神经网络的输入,射流头部速度、射流横向速度、射流长度分别作为输出进行训练,同时将测试值作为适应度,最后结合遗传算法选择最优的环形药型罩结构参数。研究结果表明:影响环形聚能射流成形的主要因素是药型罩口径和锥顶角,次要因素为药型罩罩顶厚、内罩偏移量和外罩偏移量; 当药型罩罩顶高为0.81 mm,药型罩口径为15.43 mm,罩顶角为61.89°,内罩偏移量为11.38%,外罩偏移量为14.36%时所形成的环形射流形态比正交实验所得环形聚能射流更好。     

铜基非晶合金双层药型罩射流形成及侵彻性能

为了研究Cu基非晶合金Cu₄₅Zr₄₃Al₄Ag₈双层聚能药型罩的射流成型和侵彻能力,以等壁厚的单层铜药型罩和Cu-BMGs药型罩作为对比,分别选用铝、钛、聚乙烯和PTFE/Al材料作为外罩,Cu基非晶合金作为内罩,利用AUTODYN软件建立二维有限元模型,模拟了Cu基非晶合金双层聚能药型罩的射流成型、拉伸及侵彻过程,对比分析了各组药型罩射流的成型特点、稳定性和侵彻性能。通过仿真得到4种双层聚能药型罩射流成型后射流头部速度介于Cu-BMGs药型罩和铜药型罩之间,其中聚乙烯为外罩时,射流头部速度最高,侵彻深度最大,但射流稳定性最差;铝为外罩时,射流长度最长,射流稳定性最好;PTFE/Al为外罩时,开孔直径最大,但侵彻深度最小,与Cu-BMGs药型罩的相当。铝、钛、聚乙烯和PTFE/Al为外罩时,Cu基非晶合金双层药型罩的射流对纯铁靶侵彻深度分别为104、103、111、91.5 mm,开孔直径分别为12.5、20、18.8、45 mm,综合考虑侵彻深度和侵彻孔径,聚乙烯、PTFE/Al作为外罩时,Cu基非晶合金双层聚能药型罩的侵彻性能优于铝、钛作为外罩时的侵彻性能。     

截顶装药结构的成型特性研究

截顶结构超聚能装药较常规聚能装药具有更加优异的综合毁伤能力,即侵彻深度和侵彻口径可以大幅度提升.为了提高大锥角聚能装药结构的侵彻深度和侵彻口径,对大锥角聚能装药进行了截顶结构设计,通过调整附加装置结构及材料,并对药型罩的结构进行调整,初步设计了6组方案,利用AUTODYN-2D软件对不同聚能装药结构的成型特性进行数值仿...     

双锥罩射流侵彻钢靶侵深计算模型

为了完整地描述双锥罩聚能射流侵彻钢靶的全过程,利用冲击波Hugoniot关系修正伯努利方程,结合改进的PER理论推导双虚拟原点,建立了考虑冲击波、射流速度分布及射流状态等影响因素的侵深计算模型。通过试验验证了考虑冲击波、双虚拟原点及射流断裂影响的计算模型能够提高预测侵深的准确性,比较了各分界点因素对射流侵深的影响,获得了炸高及双锥罩结构参数对射流侵深的影响规律。研究结果表明：随着炸高的增大,连续射流与断裂射流分界点的出现将早于冲击波影响分界点;头部速度、拐点速度和侵彻深度均随上锥角的增大而减小;随着上锥高占罩高比例的增大,射流头部速度、侵彻深度逐渐增大,而射流拐点速度呈下降趋势。     

带隔板装药的杆式射流成型试验及侵彻特性分析

带隔板偏心的亚半球罩装药可形成杆式射流,为研究其成型及侵彻特性,以等质量原则设计了3种偏心的亚半球药型罩,开展杆式射流成型的X光试验及静破甲试验,对比不同变壁厚方式偏心亚半球罩杆式射流的成型形态及侵彻能力,找出了形成最佳杆式射流的药型罩变壁厚。研究结果表明,罩顶和罩口厚、中间薄形状形成杆式射流的杵体小,成型效果最佳,侵彻能力强,孔径均匀。通过理论研究杆式射流的成型参数,获得了杆式射流的速度和质量分布,罩顶和罩口部厚、中间薄形状药型罩形成杆式射流的质量较传统单锥罩提高22%,头部速度提高10%.     

双层椭圆形药型罩装药射流成形时长短轴比、铝铜铁三种材料的声阻抗和罩间距三因素正交设计研究

为获得双层椭圆形空心药型罩最佳结构参数,在利用AUTODYN软件对不同方案进行数值模拟分析的基础上,以炸高为2倍口径,射流头部速度和射流断裂前最大长度为考察指标,对影响射流成型的长短轴比、铝铜铁3种材料的声阻抗和罩间距3种结构参数进行设计。结果表明：在这3个因素中,各因素对射流速度影响由主至次的顺序是罩材料声阻抗、长短轴比、罩间距;对射流长度影响由主至次的顺序是长短轴比、罩间距、罩材料声阻抗。外罩材料为声阻抗值较小的铝、长短轴比为1．8、罩间距为2 mm时,双层椭圆形空心药型罩所形成的射流性能最优。     

应用数值模拟和灰色理论计算分析聚能装药参数对聚能侵彻体成型性的影响

通过数值模拟研究了药型罩及装药参数对聚能射流成型性能的影响,在此基础上,运用灰关联理论对影响侵彻体性能的各个参数的灰关联度进行了分析。结果表明,药型罩高度、壁厚、锥角、装药高度是影响侵彻体成型性能的主要因素,改变药型罩高度可以实现对侵彻体成型性的控制,药型罩壁厚对侵彻体最后成型产生较大影响,药型罩锥角可以有效控制侵彻体头部和尾部速度差,灰关联分析结果可以作为药型罩设计中优先考虑的重要参数。     

单锥罩成型装药环起爆对侵彻体形成的影响研究

采用LS-DYNA数值仿真软件，研究了单锥罩成型装药在典型的正向和逆向环起爆下，药型罩锥角、壁厚、壁厚差等结构参数对侵彻体形成的影响。仿真结果表明：当锥角小于120°时，逆向和正向环起爆均可获得高速金属射流；锥角大于135°时，正向起爆可形成杆式射流。仿真结果与试验结果吻合较好。