串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹的数值模拟

利用移动载荷自定义程序的弹-靶分离方法,并结合Forrestal半经验靶体阻力函数,开展了串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹数值模拟。在实验验证计算模型及自定义程序可靠的基础上,研究弹-靶轴偏置、倾角、攻角等对串联随进弹侵彻弹道轨迹的影响规律。研究结果表明:弹-靶轴偏置、倾角、攻角等因素对弹体的弹道轨迹及侵彻深度影响显著;预开孔孔道具有一定的引导侵彻作用;在弹-靶轴偏置、倾角及攻角的共同影响下,随进弹侵彻预开孔靶存在着跳飞可能。     

不同头部形状半穿甲战斗部侵彻薄钢板数值模拟?

为研究头部形状对半穿甲战斗部侵彻性能的影响,运用ANSYS/LS-DYNA对不同头部形状半穿甲战斗部侵彻薄钢板进行数值模拟,并分析着角与攻角对3种不同头部形状半穿甲战斗部剩余动能与弹体偏转的影响。结果表明：垂直侵彻时,卵头弹与尖头弹侵彻性能优于钝头弹,而钝头弹能使靶板产生更大的变形;斜侵彻时,着角与攻角会使弹体发生偏转,尖头弹与卵头弹侵彻性能随着角的增加而降低,钝头弹呈先增大后减小趋势,同时小角度的攻角有利于提高弹体的侵彻性能且对弹体偏转有一定的修正作用。以上结论对半穿甲战斗部头部设计、着靶姿态的确定具有一定的参考价值。     

弹丸变攻角侵彻间隔靶弹道极限研究

攻角对弹丸侵彻能力有重要影响,而侵彻过程中攻角的改变对弹丸侵彻多层靶能力的影响更为显著。针对厚度相同的双层接触靶和间隔靶,通过理论分析和数值模拟,研究弹丸贯穿前靶后的攻角变化对侵彻后靶能力的影响。研究结果表明,贯穿前靶后弹丸攻角随着靶板间距的增大而增大,当攻角变化大于30°时,间隔靶的弹道极限开始高于等厚接触靶的弹道极限;弹丸变攻角侵彻双层靶过程的动能损耗机理不同于无攻角的正侵彻和斜侵彻,它包含弹靶之间非对称的相互作用;贯穿前靶后弹丸的攻角变化取决于弹轴角速度和靶板间距,而弹轴角速度取决于弹丸初速、靶板厚度、初始攻角、初始倾角等;弹丸侵彻能力越强,弹靶分离后弹轴角速度越大。     

有攻角动能弹垂直侵彻混凝土靶板特性研究

为弄清有攻角动能弹垂直侵彻混凝土靶板的特性,利用非线性动力分析软件LS-DYNA3D,对混凝土靶板与弹体分别选用HJC与Johnson-Cook材料模型,就垂直侵彻情况下攻角对侵彻的影响进行了一系列数值模拟。详细描述了有攻角动能弹侵彻靶板的基本现象,指出了攻角不同时弹头的四类侵彻路径,给出了有、无攻角时竖直方向加速度变化规律,分析了攻角对侵彻深度的影响,比较了不同弹速条件下攻角对侵彻的影响程度。     

高速碰撞中攻角对动能弹侵彻多层间隔靶能力的影响

为了能清楚地了解攻角对动能弹侵彻多层间隔靶能力的影响,采用LS-DYNA3D动力有限元软件对有攻角条件下动能弹侵彻多层间隔靶进行了数值模拟研究,其模拟结果与实验结果的一致性较好.研究表明,攻角对动能弹侵彻多层间隔靶的能力有一定影响,弹丸的侵彻能力随着攻角的增大而逐渐减小,速度越高这种变化趋势就越明显,但在攻角较小的情况下,攻角对动能弹侵彻多层间隔靶的能力影响不大.     

动能弹斜侵彻钢筋混凝土性能影响研究

为研究不同倾斜角、攻角对动能弹侵彻钢筋混凝土性能的影响,采用AUTODYN有限元软件对该问题进行分析,获得不同倾斜角、攻角下动能弹贯穿钢筋混凝土靶板的速度降曲线及横向偏移距离。结果表明:随侵彻倾斜角、攻角的增大,动能弹贯穿靶板后速度降越大、剩余动能越小,横向偏移距离越大;弹着点在钢筋网节点上时钢筋混凝土抗侵彻性能更高。     

柱形弹侵彻靶板剩余速度的有限元分析

为深入研究弹丸侵彻靶板后的剩余速度以提高战伤仿真精度,采用正交试验设计方法和有限元软件LS-DYNA,进行了不同弹速、靶厚、攻角等条件下柱形弹侵彻低碳钢靶板的仿真试验;通过试验条件参数与结果数据的方差分析,得出了各相关因素对剩余速度影响作用的主次顺序;利用试验数据,对THOR方程进行了修正,提出了相应公式。     

攻角影响战斗部侵彻效应数值模拟分析

针对攻角影响战斗部侵彻效应问题,利用LS-DYNA 3D非线性动力学仿真软件对单一动能战斗部在攻角条件下侵彻混凝土靶、随进战斗部在攻角条件下侵彻预置侵孔混凝土靶的过程进行了数值模拟,从剩余速度和剩余动能的角度探讨了攻角对战斗部侵彻效应的影响特性。结果表明,攻角会降低战斗部的侵彻效应,尤其会降低随进战斗部的侵彻效应,攻角为3°时,单一动能战斗部的侵彻效应降低约5%,随进战斗部的侵彻效应降低约7%。     

尖头刚性钨弹贯穿铝合金靶的数值模拟分析

对具有圆锥形头部的刚性杆式钨弹侵彻和贯穿薄铝靶板进行了有限元数值模拟分析。弹和靶采用两种尺寸:第一种尺寸与实验的弹和靶尺寸相同;第二种尺寸考虑了弹头部锥角的微小变化对其贯穿靶的影响。同时,计及了弹和靶之间的摩擦效应。通过数值模拟,获得了弹体贯穿靶后剩余速度、弹的速度时程曲线和弹头部锥角的变化对其贯穿靶威力的影响。计算结果表明,在同样条件下,弹贯穿靶后剩余速度与已有的结果相吻合,说明本文计算模型是有效和精确的。弹和靶之间的摩擦将降低弹的剩余速度。并且,弹的锥角变小,其侵彻、贯穿靶的威力将有所提高。     

异型弹对有限厚土壤靶的侵彻规律研究

为了研究异型弹运动姿态控制对其运动的稳定性和侵彻效果的影响,采用LS-DYNA3D软件,对不同着角及攻角异型弹弹道轨迹的趋势和规律问题进行了数值模拟计算。结果表明:侵彻着角越大,对异型弹的姿态俯仰角的影响越小;大攻角对异型弹姿态俯仰角的影响远大于侵彻着角变化对姿态俯仰角的影响,且攻角的方向起着重要作用;存在着角和攻角最佳组合,使得侵彻效果最好。研究结果为弹道控制设计提供依据和借鉴。     

金属靶材料密度对抗弹性能影响的实验研究

述及了金属靶材的密度对其抗弹性能的影响所进行的实验研究。用100滑模拟钢弹和钨合金弹撞击钢、铝、铜、钛、铅、钨6种金属靶,实验结果表明长杆穿甲弹的侵彻深度与金属靶材料密度的0.36次幂成反比。建立了一个适合于长杆弹侵彻均质金属靶使用的关系式p/D_p=1.79(ρ_P/ρ_t)~(0.69)(ρ_tV~2/Y_t)~(1/3) 其中V是子弹的撞靶速度,ρ_p和ρ_t是弹材和靶材的密度,Y_t是靶材的动态屈服强度,P为侵彻深度,D_p为弹径。     

用橡皮泥模拟高速碰撞的实验研究

本文讨论了用长杆橡皮泥弹撞击橡皮泥靶来模拟长杆金属弹高速撞击金属靶的动态响应问题。试验测量了半无限厚度橡皮泥靶的孔径和最终侵彻深度;测定了有限厚度橡皮泥板的弹道极限速度;并用金属弹、靶间撞击效应的理论计算和实验结果进行了检验。研究表明,橡皮泥弹、靶间的模拟撞击实验结果与金属弹、靶间撞击的实验结果和理论计算,都吻合得较好。     

杆式穿甲弹头部形状对威力的影响

杆式穿甲弹头部形状对威力有直接影响，通过模拟实验，得到了对不同结构靶板侵彻较国有效的弹体头部结构，可供杆式穿甲弹头部形状设计参考。     

射弹冲击引爆带壳炸药数值模拟

利用非线性有限元程序LS-DYNA对射弹冲击引爆带壳炸药作用过程进行了数值模拟,得出了不同材料、长径比射弹冲击引爆不同厚度壳体炸药的临界闽值速度.结果表明相同质量射弹、射弹长径比将影响带壳炸药的引爆阈值速度.在选择射弹冲击引爆带壳炸药时,射弹直径是重点考虑的因素.射弹材料对冲击引爆阈值速度影响较为明显,在选择射弹材料时应采用高密度、高性能的材料.     

金属靶板扩孔冲塞穿孔弹头临界锥角分析

研究了刚性锥头弹垂直贯穿金属靶板扩孔冲塞型穿孔模式,在理想弹塑性材料两阶段工程模型的基础上,考虑靶板为硬化材料,得到扩孔冲塞型穿孔弹头临界半锥角及相应的弹道极限.分析了弹头长度、弹丸质量和靶板材料参数对临界半锥角的影响.计算结果与已有试验结果吻合较好.     

杆式穿甲弹侵彻靶板时弹坑表面熔化快凝层研究

钨合金杆式穿甲弹高速侵彻装甲靶板时,在弹孔表面会产生很薄的"熔化快凝层"。为了进一步研究熔化快凝层的形貌特征和形成机理,对小口径钨合金杆式穿甲弹垂直侵彻30Cr Mn Mo装甲钢板产生的弹坑表面,进行了扫描电镜观察及能谱分析,并利用LS-DYNA对弹、靶作用区的温度场进行数值模拟。结果表明:熔化快凝层的成分包含弹芯材料W、Ni、Fe和靶板材料Fe、Cr、Mn.其中钨在熔化快凝层中以两种晶粒形式存在,较大的呈扁状细长形,长度为几个到几十个微米;较小的呈球状弥散分布在基体内,直径为100~400 nm.还发现杆式弹芯头部的质量消耗是以"溶解破碎"形式发生。对"熔化快凝层"的研究可为深入分析钨合金杆式弹穿甲机理提供依据。     

网栅参数对星形线形网栅切割式MEFP成型的影响

为研究网栅因素对星形线形网栅切割式MEFP成型的影响,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用流固耦合方法,对星形线形网栅切割式MEFP的形成过程进行数值模拟,并分析网栅与药型罩的间距、网栅宽度对MEFP发散角的影响。结果表明:该装药结构能形成5个具有一定质量和方向性、速度达到1 800～2 500 m/s的子EFP;随着网栅间距的增加网栅宽度减小,子EFP发散角逐渐减小,并得到最适合切割的截面形状。     

长管体垂直侵彻半无限靶筒化模型

长管体是异形侵彻体的重要组成部分。长管体侵彻靶板有明显的特殊现象，根据试验结果描述了长管体垂直侵彻半无限靶板的物理图像，建立了侵彻阶段的理论模型、进行了计算，并同长杆体进行了对比，计算与试验结果吻合较好。长管体侵彻时中间“靶芯”对侵彻过程的影响较大。初速范围在1300 m/s至1800 m/s之间时，长管体的侵彻深度与初速基本呈线性关系。长管体的侵彻能力小于同长度同质量同密度的长杆体的侵彻能力。讨论了长管体侵彻深度随内外径比的变化规律。在相同内外径比下侵彻深度随速度的增大而增大，相同速度下侵彻深度随内外径比的增大而减小，并在内外径比增大的某一值时急剧减小。本研究对伸出式穿甲弹的设计有一定的参考价值。     

分段杆弹的梯度化设计

为充分发挥出分段杆弹侵彻效能，利用LS-DYNA软件拉格朗日算法对钨合金长杆弹侵彻装甲钢进行数值模拟，得到长杆侵彻的典型物理图像和重要物理量的时程曲线，与实验和理论结果进行对比，验证有限元模型的有效性。构造了各段长度梯度分布的和各段直径梯度分布的两类分段杆，对比研究了其侵彻效能。研究结果表明：分段杆弹体总有效长度一定时，各段长度均匀相等时分段杆的侵彻能力最大；各段直径梯度分布的分段杆弹比各段长度梯度分布的分段杆侵彻深度大。     

带装甲钢背板的钢纤维混凝土靶抗侵彻试验及数值模拟研究

为了研究钢纤维混凝土抗侵彻性能,对带装甲钢背板的高强度钢纤维混凝土靶进行12.7 mm穿甲弹、长杆弹高速撞击侵彻试验。根据背靶侵彻深度试验结果,采用防护系数评估复合靶的抗侵彻性能。采用细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model、弹塑性模型和Johnson-Cook屈服准则分别描述钢纤维混凝土、弹体和装甲钢靶的材料力学响应,建立了混凝土侵彻问题的有限元-离散元耦合数值仿真模型。通过对比钢纤维混凝土破坏形态和背靶侵彻深度,验证仿真模型对于钢纤维混凝土侵彻问题的适用性。针对3种代表性侵彻工况,模拟分析复合靶间隙以及钢纤维含量对于侵彻响应的影响。仿真结果表明:相比含间隙的复合靶,无间隙的约束条件能够明显减小背靶侵彻深度;钢纤维含量对于背靶侵彻深度几乎没有影响而对混凝土靶破坏形态有较大影响。进一步仿真分析12.7 mm穿甲弹贯穿钢纤维混凝土靶板响应影响因素,得到:圆柱靶直径大于30倍弹径时,弹体贯穿出靶速度趋于收敛;随着靶体厚度增小,剩余速度与撞击速度趋近于线性关系。