炸药装药侵彻靶板过程的点火机制分析

针对弹药侵彻过程中的安全性问题,分析了弹体在侵彻靶板过程中炸药装药的动态特性和受力特点,得出了炸药侵彻过载条件下的点火机制;指出了单层靶侵彻时冲击波点火可能不是影响侵彻安定性的主要因素,但是其对弹体内部炸药装药有一定的损伤;多层靶侵彻时,由于炸药预损伤的存在,冲击波点火可能成为影响多层靶侵彻安定性不可忽视的因素。     

炸药装药侵彻安全性模拟实验方法研究

为使炸药装药侵彻安全性模拟试验环境更接近炸药装药实弹侵彻过程中的受力环境,基于"应力率等效"和"摩擦功率密度等效"原则,分别建立了压缩载荷模拟实验方法和摩擦载荷模拟实验方法。实验结果表明,模拟实验中药柱所受应力率和摩擦功率密度的量值与实弹侵彻过程中炸药装药所受量值相近,能够模拟炸药装药实弹侵彻过程中的受力环境,并利用"比较法"验证了模拟实验方法的有效性。     

PBX装药弹体侵彻混凝土薄板的数值模拟

为探究浇注型高聚物粘结炸药(PBX)装药在弹体侵彻过程中的力学响应和损伤分布情况,将孔隙压塌损伤、炸药晶体破碎损伤和粘结剂脱粘三种损伤形式的演化规律引入粘弹性本构模型,拟合了浇注型PBX在不同温度下的低应变率至中高应变率的力学响应,利用动力有限元数值软件模拟了含装药弹体侵彻混凝土靶板中炸药的力学损伤响应,分析了炸药应力波的传播、压力分布和三种损伤分布及演化。结果表明,加载初期炸药装药的头部承受较大的压缩应力,当应力波传播至尾部反射回拉伸波时,由于弹体的惯性作用,装药尾部和壳体内表面发生撞击,迅速形成高压区,压力高至0.25 GPa,因此装药头部和尾部损伤较为严重,应作为重点防护区域。     

半穿甲弹侵彻过程中装药安定性数值分析

为了考察某型半穿甲战斗部在侵彻过程中的弹体强度和装药安定性,利用LS-DYNA动力学显式分析软件对半穿甲弹斜侵彻不同厚度的靶板过程进行了模拟,得到了壳体应力曲线和装药压力曲线。结果表明,该结构弹体可以较好的保护内部装药,靶板厚度的增加对装药安定性产生威胁,弹丸发生早炸的临界靶板厚度为25mm。     

侵彻过程冲击载荷对装药损伤实验研究

针对高速钻地弹侵彻过程的装药损伤所引起的炸药不安全问题,采用装药缩比弹侵彻试验后回收内装药样品的方法,观测分析某新型炸药装药侵彻后的外观和密度变化,并通过损伤样品的冲击起爆隔板试验,测试其临界隔板厚度变化,进一步研究侵彻过程冲击载荷对装药损伤的影响.试验结果表明,弹体不同位置的装药损伤程度不同,其中弹体头部和尾部装药损伤明显,中部装药损伤相对较轻;且装药损伤程度随侵彻速度增大而增大,冲击起爆感度提高也越趋明显.     

内装炸药两种弹丸侵彻过程中装药安定性数值分析

为了考察某携药子弹在侵彻过程中的装药安定性能,利用LS-DYNA3D动力学分析软件对两种壳体的子弹在带有着角和攻角的不利情况下对靶板的侵彻过程进行了数值模拟。通过三维仿真得到有关子弹侵彻过程中两种壳体的等效应力及炸药所受压力的时程曲线。结果表明:两种壳体完整,均对中心装药起到了很好的保护作用,黑索金炸药安定性判据合格,为携药子弹壳厚选择及炸药安定性能的研究提供了依据。     

抗过载炸药装药侵彻安全性试验研究

针对炸药装药侵彻安全性问题,从主炸药粒度、颗粒级配和装药工艺出发,研制了一种可以满足抗高过载性能的不敏感炸药。感度测试表明,在满足浇注工艺要求的前提下,采用较细粒度的HMX,经过颗粒级配和钝感处理,大大降低了炸药的机械感度;采用特殊的装药工艺,严格控制了炸药装药质量,提高了装填密度达1.80g.cm-3。采用试验弹,通过100mm滑膛炮和钢筋混凝土靶,对所研制的新型抗过载炸药进行了侵彻安全性试验。侵彻过程中弹体保持完好,内部装药未燃未爆。     

弹药几何因素对过载特性影响的数值分析

采用LS-DYNA有限元软件模拟了载有试件的尖形弹丸正侵彻混凝土靶板的过程。讨论了具有不同几何特点的尖头弹体的过载数学模型。研究了短头锥形和长头卵形弹体侵彻混凝土靶板的冲击过载特性及装药位置对小型装药过载的影响。仿真结果显示:短头锥形弹过载量大于卵形弹,且脉宽较大;位于接近前、后端的装药过载大于位于中间的装药过载。仿真结果与试验相符,为侵彻用弹体的结构设计和小型装药的过载安定性和可靠性评估提供参考。     

浇注炸药PBX-1侵彻安定性试验与数值模拟

为了研究浇注型高聚物黏结炸药(PBX?1)在侵彻过程中的安定性,开展155 mm火炮发射平头试验弹侵彻混凝土靶板试验,获得了该试验条件下装药安定的临界侵彻速度约为490 m·s^-1。基于黏弹性统计裂纹(Visco?SCRAM)模型,采用流固耦合方法模拟了安定性试验中装药的力学响应,计算了装药黏弹性变形和宏观裂纹损伤导致的温升。数值模拟结果与试验结果相一致,试验弹弹体侵彻后无明显的变形和破坏,但浇注PBX炸药在侵彻过载下发生大变形流动,部分装药从尾部缝隙挤出并发生了局部点火反应;侵彻过程中装药尾部会与药室底部发生高速碰撞,形成局部高压区,最高压力超过500 MPa,装药尾部变形和损伤严重,装药尾部在碰撞和挤出时,温度会急剧升高,从而导致意外点火。     

降低终点弹道偏转效应弹体结构设计

针对弹体侵彻过程中弹道偏转现象,开展了降低弹体弹道偏转效应研究.设计了一种锥形结构实验弹体,对其侵彻混凝土靶板过程中受力情况进行了分析,锥形结构弹体侧壁力矩有助于降低弹体侵彻过程的弹道偏转程度;采用130 mm轻气炮开展了锥形实验弹体侵彻混凝土靶板实验,并与普通直杆形弹体侵彻结果进行了对比.实验结果表明,锥形弹体侵彻弹道的偏转程度小于普通直杆形弹体,锥形弹体在斜侵彻以及高速侵彻厚目标情况下,将有更好的侵彻性能.     

Numerical Simulation of High Performance Shaped Charge Penetrating Concrete Targets

Tandem warhead systems consist of a precursor shaped charge and a following kinetic energy projectile containing high explosive filling. This paper presents a numerical simulation analysis of the penetration forming and the process in which the shaped charge penetrated into concrete targets by using AUTODYN software. The shaped charge is consist of different materials, different standoff, different liner curvature and thickness. Parameters for the liner structure which can detemine ideal aperture and penetration depth are acquired. The simulation results are in agreement with them of the experiment.     

2 种方式装药弹丸侵彻混凝土的安全性仿真

为获得弹丸炸药装药动态响应规律,以某型号舰炮为原型,利用LS-DYNA进行原比例建模.构建圆柱形和圆台形2种装药方式的弹丸模型,对其侵彻混凝土靶板过程进行仿真,获得炸药装药应力曲线及炸药爆轰后的压力曲线.结果表明:圆柱形装药弹丸未完全穿透靶板,发生早炸;圆台形装药弹丸完全穿透靶板,未发生爆轰;圆台形装药方式可有效减小侵彻时装药与弹壳相互碰撞的机率,提高侵彻安全性.     

高速旋转弹丸炸药装药在膛内运动中底层温度的数值模拟

针对装填压装药柱的高速旋转弹丸发射安全性问题,基于摩擦产热-热传导-升温理论,建立弹丸炸药装药在膛内运动过程中因摩擦引起的温度变化计算模型。以某大口径高速旋转弹丸出膛后掉弹事故为计算实例,采用通用仿真分析软件LS-DYNA数值模拟该弹丸在膛内运动全过程,获取装药底面压力和装药与弹体相对角速度随时间变化规律,并结合MATLAB软件获取其具体函数形式,最终计算得到装药在膛内运动过程中的温度变化。计算结果表明：环境温度为50 ℃时,膛内炸药装药与弹体发生显著相对转动,在装药底面发生强摩擦、产生大量热量,向装药热传导后致使底层炸药升温,温度最高达302.3 ℃,远高于炸药热分解温度;热点将在装药表面大量产生,并在弹体内密闭空间快速成长,最终引发装药燃爆,造成掉弹事故;所提计算方法可为该类弹丸炸药装药结构设计和工艺改进提供理论参考。     

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。     

多爆炸成形弹丸引爆带壳装药数值模拟研究

利用LS-DYNA有限元数值计算软件,对多爆炸成形弹丸(MEFP)战斗部冲击引爆带壳装药过程进行了模拟研究,对比分析了中心点、环形和平面3种起爆方式对MEFP的影响。相比中心点起爆,平面起爆时中心弹丸速度提高27.8%,动能提高87.5%;环形起爆下,中心弹丸速度提升24.6%,动能提升77.5%。3种起爆方式均能实现对带壳装药的冲击起爆,表明基于MEFP销毁带壳装药方法可行。相对于点起爆、环形起爆方式,采用平面起爆方式时弹丸发散角最小,弹丸束密集程度最高,利于提升未爆弹引爆率。     

小长细比制导火箭提高操纵性气动布局研究

为了在保证小长细比火箭具有静稳定性的同时进一步提高操纵性,平衡静稳定度与操纵性的矛盾,在原有弹箭模型基础上加装反安定面后对2种模型进行数值仿真,分析了反安定面对全弹流场以及气动特性的影响。各部件气动分析结果表明:全弹法向力系数提高了2%～3%,静稳定度下降,压心向质心靠近; 全弹法向力使得法向过载提高,全弹机动性得到提高。加装反安定面之后使弹头部法向力提高,在一定攻角范围内上尾舵受洗流干扰严重,使上尾舵法向力效率有所降低,尾部升力减小,降低了静稳定度,两部分同时作用使全弹操纵性显著提高。     

LEFP对带壳装药冲击起爆过程的数值模拟与试验

利用圆缺型药型罩形成线性爆炸成型侵彻体(LEFP),研究其对带壳装药战斗部的冲击起爆特性。采用端点起爆方式形成LEFP对直径82mm的聚能战斗部进行动态拦截撞击试验。利用高速摄影观察到战斗部结构失效的过程。采用ANSYS/LS-DYNA仿真软件,建立LEFP冲击起爆带壳装药的数值仿真模型。对LEFP的成型过程、不同炸高以及不同起爆方式条件下拦截撞击带壳装药的过程进行仿真分析。结果表明,测得带壳装药均被引爆,中心线起爆的炸药平均压力峰值为端点起爆的1.17倍。LEFP具有作为装甲车辆主动防护系统或其他防空反导技术毁伤元的可行性。