铝合金三角形波纹夹芯板对平头弹抗冲击特性数值模拟研究

为研究铝合金三角形波纹夹芯板对平头弹体的抗冲击性能及损伤特性，利用有限元软件ABAQUS/Explicit建立弹体冲击靶板的数值模拟模型，并结合实验验证了模型及其参数的有效性。基于数值计算结果，分析了三角形波纹夹芯板几何结构对其防护性能、失效模式和能量吸收的影响规律及机理，并与等面密度单层板进行对比分析，研究结果表明，靶体几何结构对其抗冲击性能存在影响，三角形波纹夹芯板抗冲击性能低于单层板抗冲击性能。此外，增加芯体拓扑结构夹角能显著提高三角形波纹夹芯板的抗冲击性能，并且靶板几何形状会对其失效模式及耗能特性存在影响。     

断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击的影响

为了解TC4钛合金的抗冲击力学性能，利用一级轻气炮进行了卵形头弹冲击TC4钛合金靶板的试验，撞击速度范围为125.9~240.0 m/s。通过撞击试验获得弹体的初始-剩余速度以及靶板的失效破坏模式，并利用公式拟合弹体初始-剩余速度得到弹道极限速度。利用ABAQUS/Explicit有限元软件建立弹体冲击靶体的三维模型，研究断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击性能的影响，分别采用不同断裂准则进行数值模拟，并将数值模拟预测结果与试验结果进行对比。研究结果表明，从弹道极限和失效破坏模式综合考虑，Hancock-Mackenzie (H-M) 准则预测的结果与试验结果更接近，说明考虑失效应变随应力三轴度的变化关系能提高数值仿真精度。     

基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估

为了预估发射装药的内弹道性能,建立了一种基于密闭爆发器试验检测发射药的静态燃烧性能参数进而预测其装药内弹道性能的方法,采用不同批次的单樟-5/7发射药进行了装药性能预估计算,并基于30 mm火炮对内弹道性能预估精度进行了试验验证。结果表明,采用所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法计算获得的最大膛压为376.0 MPa,与试验测试的膛压平均值388.7 MPa的计算误差为3.27%;计算的炮口初速为1143.5 m/s,与试验测试的炮口初速平均值1156.3 m/s的计算误差为1.11%。所建立的基于密闭爆发器试验的发射装药内弹道性能预估方法具有较高的精度,可对发射药样品不同批次间的内弹道性能进行高效精确的预估,为长期贮存发射药使用寿命的判定及发射药产品的出厂校验提供了一种高效低成本的弹道性能评价方法。     

UHMWPE层合板透波性能研究

对采用不同工艺制作的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料以及玻璃钢复合材料的介电参数进行测试。结果显示,UHMWPE模压层合板具有很低的介电常数和损耗角正切。利用介电参数测试得到的数据对UHMWPE层合板透波性能进行计算和分析,并制作一块33 mm厚的层合板试样进行透波性测试。结果表明,UHMWPE层合板具有优异的透波性能。鉴于UHMWPE复合材料在防弹和透波方面所具有的优异性能,对其在防弹天线罩上的应用进行探讨。     

远程火箭末敏弹弹道特性仿真

为研究远程火箭末敏弹弹道特性,应用弹道理论和控制理论,建立了远程火箭末敏弹母弹弹道方程;引入多体系统动力学理论,分析了末敏弹系统伞、伞盘、弹等刚体间的力学关系,考虑了系统的连接方式和约束,分析了伞绳弹性,建立了末敏弹在减速运动和稳态扫描段的完整运动模型.编制了远程火箭末敏弹弹道仿真软件,进行了末敏弹全弹道数字仿真,并得到了部分试验验证,分析了末敏弹弹道特性.为远程火箭末敏弹射击精度仿真和减少精度试验用弹量奠定了基础.     

串式装药两相流模型及数值求解

为改善串式装药的内弹道性能,对超高射频弹幕武器的核心技术串式装药进行研究。根据内弹道学及两相流相关基础知识,通过合理假设建立了串式装药的准两相流内弹道数学物理模型,给出计算方法,并采用MATLAB编写了计算程序,以30 mm口径武器为基础进行了数值求解,对求解结果给出了较好的三维图例,反映了发射药的燃烧规律及弹丸的运动过程。从理论上对侧药室密封和不密封进行了计算。结果表明,在最大压力保持基本不变的情况下初速由未密封时的588.4 m/s提高到密封后的626.3 m/s,初速提高了6.4%,对侧药室密封能够在一定程度上改善串式装药的内弹道性能。     

测速弹道枪在不同测速点的速度换算方法

针对测速弹道枪存在指标的测试点与实际应用测速点不一致的问题,对测速弹道枪在不同测速点的速度换算方法进行研究。根据弹道枪的相关标准,验算不同测速点速度的经验公式,给出测速弹道枪在不同测速点的速度验算方法,并以新12．7mm弹种为例,经试验给出其速度经验公式。实验结果证明：通过该计算方法可以得出标准中给出的不同测速点换算公式。     

尾翼稳定火箭弹高空气动力与弹道特性研究

针对新型弹箭的射程增大和飞行空域的大幅度提高,文中研究了尾翼稳定弹箭的主要气动力特性随海拔高度增大的变化规律以及对飞行弹道特性的影响。结果表明,随海拔高度增大阻力系数增大及压心系数减小对弹道特性的影响应该引起重视,在飞行弹道高度大于30km的远程弹箭飞行动力设计和弹道仿真计算中应该考虑空气动力系数随高度的变化。     

并行算法在弹道与诸元计算中的应用

为在现有硬件计算条件下缩短弹道与诸元计算时间,提高武器的快速反应能力,通过Intel Vtune(程序性能分析器)对弹道与诸元计算软件进行深入分析,并结合弹道与诸元计算模型的特点,研究确认了经典的弹道与诸元计算模型中的热点和具有良好并行性的部分,采用线程池技术对弹道与诸元计算软件进行并行改进和实现,经过仿真验证,证明该算法能有效提高弹道计算的速度。     

类钢密度活性材料弹丸撞击铝靶行为实验研究

采用弹道碰撞实验对类钢密度冷压成型和烧结硬化聚四氟乙烯/铝/钨系活性材料弹丸撞击铝靶行为进行了研究。基于圆柱形活性材料弹丸正碰撞不同厚度2A12硬铝靶的弹道极限速度、穿孔破坏模式及平均穿孔尺寸实验结果,结合THOR侵彻方程,得到活性材料弹丸正碰撞铝靶的弹道极限速度半经验关系,并分析铝靶厚度对活性材料弹丸相对于钢弹丸侵彻行为及性能的影响。从活性材料内部压力分布、靶板背面稀疏波卸载效应和活性材料激活响应点火时间等角度,分析和讨论了活性材料弹丸化学响应行为对侵彻性能的影响机理。分析结果表明,随着靶板厚度的增大,活性材料激活率和侵孔内爆燃压力随之提高,从而导致侵彻末端爆裂穿孔能力的显著增强。