预制破片战斗部试验与数值模拟研究

利用有限元分析软件，对预制破片战斗部的破片初速、飞散角等参数进行了数值模拟研究，与试验结果符合较好，表明战斗部的设计满足战术要求．模拟结果可信。程序中对预制破片采用刚性材料模型是合理可行的。通过模型假设，对整体破片初速进行了理论计算，并与试验和模拟值进行了比较。     

圆弧杆球交错组合破片战斗部破片飞散特性数值模拟

为了进一步提高战斗部的毁伤能力,进而比较了同一战斗部上相同体积的两种形状的破片,运用AN-SYS/LS-DYNA对该战斗部进行了飞散特性数值模拟.分析了交错排列和不同形状对战斗部爆炸破片的速率以及破片形成空间状态的影响.模拟结果表明:圆弧杆破片的平均速率最大,球破片平均速率最小;在任一时刻破片飞散,整体表现均为预制破片球形成的“体”杀伤和圆心角为30°的圆弧杆形成的“体”杀伤组合成的复合“体”杀伤,模拟结果可为战斗部的设计提供了有益的参考.     

预制破片战斗部冲击波超压的数值模拟

为了分析不同层数预制破片战斗部的冲击波超压值,讨论了超压与破片层数、炸距的关系,计算了单层和多层预制破片战斗部在静止和运动爆炸时冲击波超压的大小和分布规律,其结论对于飞机结构战伤仿真、预制破片战斗部的设计优化等具有一定的参考价值．     

预制破片初速和飞散角的数值模拟

为了获得预制破片战斗部破片的飞散规律,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对某底凹预制破片弹壳体的膨胀和预制破片的飞散过程进行了数值模拟,得到了预制破片初速和飞散方向角沿弹轴分布曲线,其结果与经验公式计算结果具有较好的一致性.     

基于ALE方法的预制破片战斗部数值研究

为了研究杀伤破片场的分布规律,采用ALE方法对预制破片战斗部在空气中的爆炸效应进行了数值研究。建立单层离散破片的战斗部有限元模型,对压力场的分布规律、破片的飞散特性进行了数值计算,并根据模拟结果拟合了破片的分布密度函数。计算结果与实验结果一致性很好,表明:采用该方法模拟预制破片战斗部的破片飞散过程具合理性和有效性。     

双聚焦式破片战斗部不同起爆方式的数值模拟研究

针对某结构双聚焦战斗部的爆轰驱动特性进行了仿真研究。利用DYNA3D有限元程序,模拟计算了单点、两点和三点起爆方式下的爆轰波传播过程、壳体驱动及破片的飞散特性参数。模拟结果表明,两点起爆方案得到的两个战斗部聚焦带(-17°、-14°)和(14°、17°)内集中的破片数目最多,占总破片数的43.09％,双聚焦效果最优。     

可变形战斗部破片增益研究

通过试验得到可变形战斗部破片飞散分布规律,运用LS-DYNA对可变形战斗部变形和爆轰驱动破片飞散过程进行数值模拟,得到与试验吻合较好的结果;对相同结构口径的偏心起爆战斗部、周向均匀战斗部的爆轰驱动破片飞散过程进行了数值模拟。结果表明,在给定破片飞散角度内可变形战斗部整体性能优于偏心起爆战斗部。     

多层球形预制破片战斗部破片初速场的计算模型

为描述多层球形预制破片战斗部破片的初速分布,针对典型的柱形装药的多层球形破片结构,用AUTODYN软件对其爆炸驱动过程进行数值模拟,发现每层破片的初速周向规律性波动;每层破片的平均初速外层大于内层,其差异随破片层数的增多和周向破片数的减少而增大;基于Gurney假设和冲量定理进行理论推导,结合数值模拟结果,建立了破片初速场的计算模型。该模型通过给出各层破片的平均初速及初速场的速度极值来表征初速场,其计算值与实验结果吻合较好。     

聚焦式定向预制破片战斗部数值模拟研究

利用ANSYS/LS-DYNA软件对定向预制破片战斗部进行了三维数值模拟,获得了破片的速度、空间分布、径向散布面积和定向战斗部对破片的爆轰驱动过程的物理图像.通过模型建立,对整体破片初速进行理论计算,并与模拟值进行了比较,它们的结果相符.     

不同起爆方式对聚焦战斗部性能影响的数值模拟

利用LS/DYNA软件,采用中心和偏心两种起爆方式引爆聚焦战斗部进行全模型三维数值模拟,得到该战斗部两种状态下的破片初速及其分布规律;在仿真模型中加入靶板,得到距战斗部中心6 m处的破片分布,结果显示破片在两种起爆方式下都能在靶板上形成聚焦带.通过统计得出,偏心起爆能使破片速度增益为20.3%,破片在6 m处带宽为1 m的密度增益为9.6%,飞散角和方向角基本一致.     

基于LS-DYNA计算结果的破片战斗部虚拟打击仿真

为了完整描述破片战斗部打击轻装甲目标的全过程,建立了破片战斗部打击仿真系统.该系统实现了基于LS-DYNA计算结果的动态破片场生成,使用射击迹线仿真模型确定了破片的飞行弹道,采用THOR模型分析了目标的侵彻毁伤.该系统使用标准C++和glut库进行程序编译,实现了虚拟打击仿真的三维漫游显示.以某战斗部为例进行了算例分析,并与试验进行了对比,结果表明,仿真与试验的破片着靶总数基本一致,但在分布上有一定的差别;利用该系统进行战斗部设计和评估能够减少靶场试验次数和降低试验费用.     

D字形预制破片战斗部破片能量分布特性

为了分析非对称结构在爆炸作用下的能量输出规律,文中以D字形结构为研究对象,对其在端部偏心和中心起爆下的破片飞散特性进行了实验研究,同时结合有限元计算软件LS-DYNA对5种不同结构在不同起爆方式下的破片飞散过程进行数值模拟,获得了破片能量分布规律.研究结果表明:双端面偏心起爆为D字形结构起爆的最优方式,横截面直线部分对应的圆心角介于90°～ 120°间时毁伤效果更好.     

截锥型战斗部斜穿靶数值模拟研究

利用动力有限元程序LS-DYNA对截锥型战斗部的斜穿靶过程进行了数值模拟，分析了穿靶速度、角度、材料性能以及导弹前舱段对战斗部斜穿靶性能的影响。由此提出，可以从增加战斗部材料的强度、韧性和改善战斗部过靶时的姿态等方面来提高截锥型战斗部的穿靶性能，同时还指出设计中应考虑导弹前舱段给战斗部穿靶带来的有利影响。     

杀爆战斗部破片对地面目标杀伤概率的工程算法

分析了破片场空间分布规律,介绍了一种空爆型杀爆战斗部杀伤概率的工程计算方法。计算得到了战斗部杀伤概率、破片分布密度图像,及不同杀伤概率下毁伤区域面积随爆高的变化曲线。结果表明,vc=700m·s-1、θc=70°时,杀伤概率为0.5或0.8时,毁伤区域面积存在峰值,其对应的最佳爆高为8m;战斗部不同方向上的破片分布密度曲线与实验结果吻合,证明该算法的有效性。     

破片侵彻陶瓷/芳纶复合装甲数值模拟

利用三维非线性动力有限元程序LS-DYNA,建立了破片侵彻陶瓷/芳纶复合材料装甲的有限元分析模型,描述了侵彻过程的物理和力学现象,得出了一些重要参量的变化规律,与破片侵彻相同面密度的均质装甲钢装甲进行了比较.陶瓷/芳纶复合装甲的抗侵彻能力要优于相同面密度的均质钢装甲.     

含能破片战斗部毁伤效应研究

为提高战斗部的毁伤效能,对含能破片战斗部开展了探索研究,介绍了含能破片战斗部的概念和特点,设计制备了AI/PTFE(聚四氟乙烯)质量比为30∶70配方的含能破片战斗部,对2.5,10,20 mm钢质靶进行侵彻实验,研究了该含能破片对靶板侵彻能力及靶后毁伤效率.试验结果表明:50 mm口径含能破片战斗部穿透了20 mm厚...