PELE弹丸靶后破片尺寸分布研究

横向效应增强型弹丸(PELE)靶后毁伤效果与穿靶后形成的破片数量及大小密切相关。依据Mott-Grady破碎理论和PELE弹丸壳体膨胀过程假设,提出了弹丸壳体破片尺寸分布范围的理论分析方法,并通过实验回收弹体破片尺寸的统计分析,验证了理论分析方法的合理性。理论与实验研究表明,PELE弹丸壳体破片尺寸分布与壳体材料密度、破碎耗能、临界破碎应变、应变率等因素相关;破片的环向宽度和数量受内芯材料的影响较大,存在随着内芯材料的密度和弹性模量的增加前端破片环向宽度减小,数量增多,径向飞散速度变大的规律;但从实验结果看,外壳破片轴向长度则受内芯材料的影响较小,主要与弹靶碰撞速度相关。     

圆柱形战斗部爆炸破片特性研究

有端部封盖的圆柱形战斗部爆炸产生破片的特征很难用理论公式确定,而在战斗部接近爆炸情况下,爆炸破片的分布将直接影响结构的破坏模式。该文采用数值计算方法对有端部封盖的圆柱形战斗部爆炸时壳体破裂形成自然破片的过程进行了数值模拟,研究了战斗部壳体产生的破片空间分布及速度特性,探讨了破片尺寸的影响因素,并将破片的速度分布特性与相关实验结果进行了对比分析。结果表明：有端部封盖的圆柱形战斗部爆炸时,远离起爆点的端部封盖形成的破片速度最大,圆柱形壳体高度方向上的破片的质量差异是由破片的长度尺寸引起,圆柱形壳体轴向(沿高度方向)的膨胀应变率的差值是破片长度的主要决定因素。远离起爆点的壳体轴向膨胀应变率差值较小,是破片长度尺寸较大的主要原因。     

球形弹丸超高速碰撞破碎特性

讨论超高速碰撞数值模拟方法,用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法对球形弹丸超高速撞击时弹丸破碎、碎片云形成过程进行数值模拟并与实验结果比较,验证计算方法及模型参数的正确性。在此基础上研究钨合金、轧制均质装甲(Rolled Homogeneous Armor,RHA)两种材料球形弹丸破碎的临界速度随比值(ts/dp,ts为靶板厚,dp为弹丸直径)的变化规律,给出两种材料超高速碰撞时应变率及平均碎片尺寸随撞击速度的变化曲线以及碎片质量分布规律。     

基于光幕靶的亚音速弹和预制破片速度测量算法

针对亚音速弹和预制破片的速度测量,本文基于光幕靶和数据采集卡组成的弹丸测速系统,研究了一种弹形信号识别算法和测量结果处理算法.对亚音速弹,算法依据分拣电平和信号时间宽度大小,能很好地识别出弹形信号和冲击波信号;对预制破片,算法依据过靶信号脉冲宽度与两靶输出信号的时间间隔,识别出预制破片的过靶信号.通过对弹形信号的相关分析处理,即得到弹丸穿过两个光幕的精确飞行时间,进而确定出弹丸速度.经实弹射击验证,算法准确有效,满足靶场测试要求.     

弹丸破片测速的新概念与新方法可行性研究

由于弹丸的杀伤能力与其破片动能有直接的关系,因此,采用弹丸破片在定距离处平均击靶速度(破片存速)比采用破片平均飞散速度衡量破片杀伤能力更为准确,也更具有实际意义。在此概念基础上,本文设计了一种新的破片测速方法。利用破片穿入预置阻尼块发生侵彻现象时其侵彻深度与撞击速度的函数关系,采用现代传感器技术及数据采集处理技术,测量出破片侵彻深度,从而准确测定破片击靶速度与分布,为弹丸破片杀伤能力的评估提供了一种新的思路与方法。     

圆柱形战斗部破片速度及等效装药特性研究

针对反舰武器战斗部对舰船结构毁伤效应的爆炸破片与冲击波两者具有的相关性,对战斗部壳体在爆轰产物内压作用下的膨胀过程进行分析,并结合壳体形成破片的应力准则推导出与壳体材料强度及装药特性参数相关的破片速度计算公式;通过对壳体内装药径向膨胀过程的动量分析获得与装药尺寸有关的等效裸装药计算表达式;结合圆柱形战斗部爆炸实验给出计算算例。     

菱形破片战斗部成型的数值模拟与毁伤效果研究

以内刻V形槽战斗部圆柱壳体为研究对象,针对矩形破片战斗部产生破片连片的不足,设计并优化了菱形破片战斗部,利用LS-DYNA有限元软件对壳体膨胀破裂与破片形成过程进行了数值模拟,分析了战斗部壳体的断裂过程、破片速度的衰减、有效单个破片的个数。对单个破片进行毁伤效果模拟计算,并通过静爆试验进行了验证。结果证明:内刻V形槽菱形破片战斗部壳体膨胀破碎形成的破片连片率极低,有效单个破片数量多,初速高,并可以在7 m处有效侵彻8 mm 厚的Q235钢靶,试验与数值模拟结果相吻合。     

高能炸药驱动下弹体膨胀破碎过程试验研究

为了获得高能炸药驱动下战斗部壳体破碎机理,选取新型弹体材料30CrMnSiNi2A钢、40CrMnSiB钢以及典型弹体材料50SiMnVB钢,采用超高速摄影技术拍摄壳体静爆,获得了不同弹体材料壳体膨胀破碎过程,引入弹体径向膨胀系数,建立了考虑弹体材料性能影响的壳体径向膨胀距离随时间变化的函数关系式,并试验测定了三种材料弹体形成破片的最大初速。分析试验结果发现,新型弹体材料壳体膨胀速度和破片初速更大,相比50SiMnVB钢壳体,30CrMnSiNi2A钢和40CrMnSiB钢壳体形成破片的最大初速分别提高了19.0%和31.9%。不同合金钢材料壳体形成破片初速沿壳体轴向分布规律相同,最大初速出现在距起爆点约70%圆筒长度处。该研究结果将为杀爆战斗部壳体材料选取及设计提供参考依据。     

一种破片高回收率射孔弹壳体破碎特性的设计方法研究？

针对油气井下作业后射孔弹壳体破片对井筒的污染等负面影响,文中对射孔弹壳体爆炸后形成大尺寸破片的影响因素进行了试验研究,通过改变壳体厚度、材料、外部刻槽参数,进而改变壳体破裂后的破片尺寸,增加破片回收率。结果表明：壳体厚度为6.0 mm、材料为20＃钢、壳体外表面刻4条槽、槽宽为3.0 mm、槽深为4.0 mm时,通过单发射孔弹破片收集试验可得尺寸≥9.53 mm的破片,回收率可达83.1％,使得大部分壳体破片滞留在射孔枪体内,有效减少壳体破片对井筒的污染,降低射孔作业卡枪事故发生的风险。     

陶瓷外壳材料对PELE作用性能的影响*

根据横向效应增强型侵彻弹（PELE）和陶瓷材料的特性,提出了用增韧处理过的A l2O3陶瓷做为PELE弹体的设想,并运用LS-DYNA软件对外壳材料为陶瓷的PELE侵彻靶板进行了数值计算。计算结果表明,陶瓷外壳的PELE在1280m/s的速度下穿透2mm装甲钢薄靶板后能够产生明显的横向效应。相对于普通金属外壳PELE,陶瓷PELE具有质量轻便、价格低廉、易于大量装备等优势。     

内部爆炸加载条件下钢管变形与破碎研究

用高速摄影研究了钢管膨胀历程,并对破碎机制进行了分析,结果表明,材料动态塑性是决定破片最终速度的主要因素,圆管膨胀时外表面形成以剪切为主的裂纹,并向内扩展,接近内表面的绝热剪切带伴随着圆管的膨胀而扩展,并未出现失稳现象,但在正应力的作用下成为优先的断裂通道,决定破片的尺寸和形态,中碳Si-Mn贝氏体钢与50SiMnVB钢的破碎性能相近,但贝氏体钢动态塑料性很更好,破碎的膨胀量较大,更有利于提高破片初速,是弹比较理想的候选材料。     

基于FEM-SPH耦合法的弹丸侵彻钢纤维混凝土数值模拟

针对有限元法(FEM)处理超大变形问题时所存在的困难,基于有限元与光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics:SPH)的耦合方法模拟了弹丸对钢纤维混凝土的侵彻破坏过程。其中弹丸作为刚体处理并划分成Lagrange标准有限元网格,而靶体中心部分划分成光滑粒子并经历大应变、高应变率和高压作用。为了描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,在计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型。数值模拟结果形象再现了弹丸冲击作用下靶体材料破碎、飞溅成坑的物理过程,尤其靶表面碎片飞散的模拟情况与高速摄影照片符合较好,并且侵彻深度计算结果与实验数据具有较好的一致性,FEM-SPH耦合方法显示出了模拟侵彻问题的有效性。研究表明钢纤维能明显增强混凝土基体的抗侵彻性能,且随纤维含量的提高增强效果更佳。     

高速弹丸撞击1420铝合金过程数值模拟

利用有限差分方法模拟了GCr15钢弹丸高速撞击1420铝合金半无限厚靶过程,结果表明,弹丸前方材料向前方运动,而后方材料则经历减速过程甚至出现反应运动,导致自由表面的突起,弹丸前端最大压应力达到10^10Pa数量级,应力和应变在弹孔周围的分布极不均匀,越靠近弹孔处越大,随着弹丸的深入,弹丸周围的塑变加大。     

基于修正BW模型的战斗部爆炸破片形成机理研究

膨胀环是研究战斗部爆炸破片形成机理的重要手段。通过引入修正的B-W内聚力断裂模型ABAQUS子程序,开展了膨胀环碎裂过程的数值仿真计算,并将整个膨胀碎裂过程划分为四个阶段,并讨论了膨胀速度对破片质量分布和破片数量的影响,进一步研究了厚度对碎裂模式的影响。得到以下结论:(1)膨胀碎裂过程可以分为整体塑性、稳定颈缩、局部颈缩发展和最终碎裂形成四个阶段;(2)破片数量随着初始膨胀速度增加而增大,且质量分布服从Rayleigh分布;(3)径厚比的变化改变了变形后期的应力状态,薄壳结构的应力以受拉为主,而厚壳结构后期出现剪切应力状态从而使得断裂模式由拉伸径缩失效逐渐过渡到剪切失效。     

基于傅里叶描述子的弹丸破片群散布特性分析

本文从提高弹丸破片群对目标的杀伤力度出发,为破片群的定向控制技术研究提供可靠的先验信息,提出了基于傅里叶描述子的弹丸破片散布特性研究算法。该算法利用傅里叶描述子的旋转、缩放和平移描述的不变特性,对弹丸破片的分布图像进行傅立叶描述分析,提取弹丸破片的散布参数(散布范围、散布形状、边缘密集度)。通过仿真实验验证了本文所提出的算法能够有效地实现弹丸破片的散布特性。     

扁球壳体的整体无模成形理论与实验

对不同轴比和不同瓣数的不锈钢扁球壳体进行了整体无模胀形成形实验研究及理论探讨.首先介绍了壳体成形的几何调节原理和材料调节原理,讨论了扁球壳体的应力分布特点和塑性变形顺序.对实验壳体的尺寸变化、变形过程中的内外表面应变分布、变形前后的壁厚变化规律进行了测试分析,探讨了各种壳体的趋球变形过程,壳体的长短轴变化趋势及塑性变形规律.实验证明,在封闭扁球壳体内塑性趋球规律仍然起作用,扁球无模液压整体成形是一项有发展前途的新工艺.     

聚能装药垂直侵彻靶后破片的散布规律

靶后破片是造成装甲内部环境二次毁伤的主要媒介,准确掌握其在靶后一定距离和面积上的散布规律具有重要意义。通过X光试验和有限元数值模拟对靶后破片云形态特征进行了研究,建立了破片速度散布的数学模型,并通过后效铝板获得了破片的散布情况,得到了不同厚度靶板下破片速度、破片数量等特征参数随飞散角的变化规律,为聚能装药毁伤效应评估提供参考。     

破片冲击引爆带金属壳体屏蔽炸药临界条件研究

为了研究破片对带金属壳体屏蔽炸药的起爆,基于Held的v~2d=const的裸装炸药的起爆判据,依据能量密度的理论和破片撞击带壳B炸药的实验数据推导出与破片、壳体和炸药以及角度有关的破片对带金属壳体屏蔽炸药的临界起爆判据,并采用了有限元软件LS-DYNA对破片起爆带壳炸药进行了数值模拟。结果表明:理论判据、数值模拟和实验值三者之间误差较小(10%以内),证明了该判据的合理性,可以很好的描述破片对带壳炸药的起爆特性,为后续冲击起爆实验研究和毁伤研究提供了理论参考。     

光幕靶测量破片群初速的方法

针对计算战斗部杀伤概率和引战配合参数,提出一种六幕光幕靶对战斗部破片群初速进行测量的方法.给出了六幕光幕靶的测量原理.可以通过测量多个破片的飞行速度与飞行姿态角,推导出速度衰减系数.采用多台六幕光幕靶圆形放置,同时参与测试,再根据破片速度衰减公式确定破片群的初速.同时对沿战斗部轴向的破片初速进行了探讨,用其初速分布更准确地表示战斗部的初速分布,讨论了误差影响因素.     

高速破片穿透船用钢靶剩余特性研究

着重讨论了高速(800m/s~1800m/s)柱形(或立方体形)钢破片(质量3.3g~60g)对不同厚度的某型船体钢靶(4mm~10mm)的穿透特性和剩余速度问题;首先给出穿透过程的分析模型,认为钢破片对船体钢靶的穿透能主要包括:弹、靶挤压塑性变形能和环向剪切塑性变形能;以能量分析和德.马尔模型为基础,给出了相应的半经验公式;在32组有效穿透实验测试数据的基础上,对相关系数进行数值拟合及动态修正;通过计算结果和试验测试结果的对比,得到的半经验公式能较好描述高速破片穿透船体钢板后的剩余速度.