不同材料双层球缺罩侵彻特性的研究

采用数值模拟及钢靶侵彻试验两种方法研究了单层钛合金球缺罩、钛合金/铜、铝合金/铜双层球缺罩形成的3种杆式射流对45#钢锭靶板侵彻深度和开孔的问题。研究结果表明:不同材料的双层球缺罩形成的杆式射流对45#钢锭靶板的开孔孔径和侵彻深度大小均有直接影响,且钛合金/铜双层罩杆式射流破甲深度相对于铝合金/铜双层罩有一定提高,其开孔孔径明显增大。而单层钛合金药型罩杆式射流整体速度最大,开孔孔径较钛合金/铜、铝合金/铜双层罩杆式射流有明显提高,但破甲能力较低。研究结果对于武器战斗部设计具有一定的指导作用。     

低侵彻陶瓷枪弹对航空有机玻璃的侵彻性能分析

为了改善常规枪弹杀伤过剩,在9 mm手枪基础上使用陶瓷枪弹进行试验,研究了陶瓷枪弹侵彻航空玻璃,并进行了结果分析。运用LS_DYNA有限元软件,对不同速度的低侵彻陶瓷枪弹侵彻航空有机玻璃进行数值模拟,对比弹头的破碎效果和对航空有机玻璃的毁伤效果,分析低侵彻陶瓷枪弹的破碎性能和对航空有机玻璃的侵彻威力。研究结果表明:低侵彻陶瓷枪弹具有良好的破碎性能,速度对低侵彻陶瓷枪弹侵彻航空有机玻璃的毁伤效果影响很大,存在充分发挥低侵彻陶瓷枪弹能力的速度区间。     

某杀爆战斗部破片与冲击波运动规律研究

通过对某杀爆战斗部爆炸后破片运动及冲击波传播的研究,理论推导了破片与冲击波相遇位置的求解全过程。采用Visual C++开发破片与冲击波运动规律计算系统,并用数值积分方法对冲击波速度与位移进行分段积分。通过该系统计算了某预制破片战斗部破片与冲击波的相遇位置,并运用 ANSYS/LS-DYN数值模拟了该预制破片战斗部爆炸后破片与冲击波的运动,数值模拟结果与计算结果基本相符。     

基于质点弹道方程的破片外弹道特性分析

为了准确表征破片弹道,基于质点弹道方程和经典破片阻力公式建立了破片运动方程,对典型工况的钢破片和钨破片外弹道特性进行了计算分析。结果表明破片最大射程对应的射角约为21°; 随着破片初始射角的增大,破片落地动能先急剧减小,在约10°射角后又缓慢增加。采用抛物线和射线2种形式的计算方法分析了典型破片在不同初始射角条件下的落地动能和最大射程,该方法对破片最大杀伤半径、破片的毁伤效能评估、杀爆战斗部动静爆试验靶场布置位置的合理性和弹药储存安全距离的判断等方面具有一定参考价值。     

数值模拟中战斗部离散化模型的快速建模

为实现战斗部离散化模型的快速生成,提出将战斗部结构分解为5类特征,用轴截面母线特征点参数化描述特征形状,自主构建相应的以代数方法为主的网格生成算法并用C++语言编制成程序,程序读取格式文件获取参数后即可快速自动生成适用于AUTODYN或LS-DYNA软件的离散化模型的网格文件。该程序作为战斗部离散化建模的专用程序在参数化建模的能力和效率上均优于TRUEGRID等通用建模软件。     

立方体预制破片战斗部破片初速计算模型

为了建立立方体破片的初速计算模型,运用AUTODYN软件分析已有试验的爆炸驱动过程,将其分为爆炸产物不泄露和泄露两阶段,基于系列假设、冲量定理和修正的爆炸产物压强公式建立了全过程的立方体破片速度计算模型。该模型给出的破片初速值与试验结果吻合较好,并反映出立方体预制破片的初速还与周向破片数量及驱动过程中破片的最大周向形变量有关。     

杀爆战斗部装药能量对破片动能的转化率

针对典型柱形装药,通过理论推导,建立了战斗部装药能量对破片动能转化率ξ的计算模型,其计算结果与试验结果吻合较好。在此模型的基础上,构建了战斗部破片动能最大化的优化设计方程组,发现破片获得最大动能的充分条件是:在限定战斗部总质量时,装填比为2;在限定装药长径比时,装填比为[η+(η~2+48η)~(1/2)]/4;其中,η为装药与壳体的密度之比。     

分层装药对杆式射流的影响分析

为了研究分层装药结构的内、外层炸药材料、装药厚度对杆式射流成型的影响,利用True Grid和LSDYNA软件对不同工况下杆式射流的成型进行数值模拟。仿真结果表明:分层装药对杆式射流的影响与内、外层装药的爆速差△D和厚度比d_1/d_2有关,当d_1/d_24.4时,装药的爆速差△D对射流的增益效果成正相关;当4.4d_1/d_28.0时,分层装药对射流无明显影响;当d_1/d_28.8时,爆速差△D与射流的增益效果呈负相关。总体上,分层装药结构对射流形态、整体动能和头、尾速度有优化增益作用,且优化和增益效果与内、外层装药的厚度比及材料有关,合理的装药材料以及装药比例能够有效提高杆式射流的毁伤效能。     

复合结构弹头对多层靶的侵彻效能研究

为改善斜侵彻多层靶情况下弹丸的弹道稳定性,设计一种多层复合结构弹头.运用ansys/ls-dyna对复合结构弹头斜侵彻多层靶进行数值模拟,分析弹头结构不同材料组合对弹体剩余动能和弹道稳定性的影响.结果表明:在20°着角下,设计的多层结构弹头具有自砺性;2层和3层结构弹头在弹道稳定性和质量损耗上均明显优于制式弹;设计的多层结构弹头最优方案为2层合金钢结构弹头.该研究可为穿甲弹头结构设计以及小口径枪弹与多层靶的斜侵彻弹道分析提供参考.     

罩顶药高影响药型罩的射流转化特性

为了给射流形成机理的深入分析及高效聚能装药结构的研究提供参考,基于分段药型罩形成射流时的杵体水回收实验,应用非线性动力学有限元软件LS-DYNA及动态示踪点处理方法研究药型罩形成射流时的材料分配关系.在数值模拟与实验结果对比有较好一致性的前提下,重点研究了无壳装药结构罩顶药高对锥形药型罩形成射流时的材料分配规律.结果表明,罩顶药高在0.2～2.0倍装药直径范围内时,等壁厚锥形药型罩形成射流时的材料分配规律均为自顶向底成指数分布.装药高度增加时,药型罩壁厚方向有更多比例的材料形成射流,而在轴向方向的材料比例不受影响.罩顶药高大于1.6倍装药直径时,射流转化率及对钢靶板穿深增幅均不明显.