聚能射流侵彻混凝土靶板的数值模拟研究

在基于有限元法中心差分包软件LS-DYNA-970的平台上对圆锥罩型聚能射流侵彻素混凝土试样进行了3-D数值仿真,揭示了金属射流的形成过程和侵彻过程机理。研究表明：装药结构在爆炸荷载作用下能形成头部速度高、弹身长径比大、整体质量分布合理的高速杆式侵彻体。在分析混凝土受力失效过程的同时,获得了金属射流在不同侵彻深度下,混凝土开孔孔径大小的数值结果。计算结果与文献中的实验数据吻合较好。     

射流侵彻混凝土介质数值模拟及影响因素研究

利用Ansys/LS-DYNA有限元分析软件,对聚能射流侵彻混凝土介质的全过程进行了数值模拟,模拟结果与实验数据基本吻合。通过数值模拟计算重点分析了药型罩锥角、药型罩厚度、壳体厚度、炸高和装药长度对聚能射流侵彻效能的影响规律。研究结果表明：药型罩锥角、药型罩厚度和炸高对聚能射流的侵彻深度和侵彻孔径影响较大,而壳体厚度和装药长度对侵彻效能影响较小。     

聚能射流侵彻混凝土靶实验研究

文中通过实验手段研究了聚能装药战斗部对混凝土跑道靶的侵彻效应,并在不同炸高条件下进行了一系列实验.实验结果表明在一定的范围内,炸高越高,侵彻的孔径越小.提高炸高对侵深有利,但是炸高过高,侵彻深度反而下降.文中最后对试验结果进行了比较详细的分析,对多级侵彻战斗部的设计具有一定的参考价值.     

聚能射流侵彻混凝土靶板的工程计算方法研究

详细分析了聚能射流侵彻混凝土介质的整个过程,根据流体模型和流体一弹塑性模型分别推导了侵彻孔深和孔径的计算公式。通过将理论计算值与试验测量值的对比分析.表明该工程计算方法可用于聚能装药对混凝土的侵彻参数计算．有一定的实用价值。     

聚能射流侵彻装甲钢的计算分析

该文以研究聚能射流侵彻装甲钢的过程为目标,借助ATOS-M模型计算了聚能射流侵彻靶体的过程及其靶内的运行轨迹,并得出相应的曲线图;通过对某装药结构侵彻装甲钢的模拟仿真,得出了射流侵彻靶体的过程曲线;通过切割分析试验后靶板内入孔的剖面形状,得出了射流在靶体内的运行轨迹曲线。结果表明:ATOS-M模型的计算结果与模拟仿真及试验结果吻合较好,说明ATOS-M模型可有效预测射流侵彻装甲钢的过程。     

弹丸侵彻混凝土靶的数值模拟

在数值模拟弹丸侵彻混凝土时,由于混凝土动力学本构模型较多且复杂,使得材料模型及其相关参数的选取成为数值模拟侵彻的难点。鉴于这种情况,在分析对比了Ls-Dyna混凝土材料模型的基础上,给出了各种模型的适用领域,又重点对混凝土Johnson-Homquist模型进行了研究分析,利用灵敏度分析与试验反演修正确定模型参数,在降低试验成本的同时提高了侵彻结果的准确度,利用此方法确定模型参数,模拟了Forrestal的部分侵彻试验。结果表明,此方法简单有效,能够很好的预测侵彻结果。     

射流斜侵彻陶瓷复合装甲的数值模拟和实验研究

采用ALE算法对射流斜侵彻陶瓷复合装甲的过程进行了模拟研究。通过研究不同靶板倾角和不同陶瓷厚度下射流斜侵彻的剩余速度．得到了射流剩余速度随装甲倾角和陶瓷厚度变化的曲线．陶瓷复合装甲的抗射流斜侵彻能力随装甲倾角和厚度的增加而增强。实验验证表明，射流斜侵彻陶瓷复合装甲的剩余速度数值计算基本一致，其斜侵彻形态也基本相同。     

星锥状药型罩形成射流侵彻混凝土的数值模拟

为了提高串联随进战斗部前级聚能装药结构对混凝土介质的破坏威力.文中利用LS-DYNA有限元分析软件对一种星锥状药型罩聚能装药结构形成射流侵彻混凝土靶板的过程进行数值模拟,分析了其成型过程以及对混凝土靶板的侵彻结果.通过与传统单锥状药型罩聚能装药结构形成射流侵彻混凝土靶板数值模拟结果的对比,表明由星锥状药型罩所形成的射流对混凝土靶板具有更强的破坏能力.为新型复合战斗部的前级聚能装药结构设计提供了依据.     

线型聚能装药射流形成及侵彻靶板的数值模拟

文中主要利用通用有限元程序LS-DYNA对线型聚能装药射流的形成及侵彻靶板的过程进行了数值模拟,将所得结果与现有的试验结果进行对照,数值结果与实验结果较为吻合。     

大锥角聚能装药射流形成及对钢靶侵彻的数值模拟

为了研究大锥角聚能装药射流形成和对钢靶侵彻过程中的一些特性,采用AUTODYN软件,对锥角聚能装药射流形成及侵彻钢靶过程进行了数值模拟。模拟结果表明:大锥角聚能射流是药型罩在爆轰波的作用下向后反转形成的漏斗型密实射流,其在飞行过程中,速度基本保持不变,而在侵彻钢靶时,侵彻速度和动能都迅速下降,直到再也不能侵彻钢靶为止。将数值模拟结果与实验结果进行了对比分析表明:数值模拟结果与实验结果相一致。     

基于PER理论的聚能装药射流理论计算方法

以Behrmann和J.Carleone改进的PER理论为基础,通过P.J.Chou方法建立综合考虑药型罩、炸药、壳体等因素的压垮速度计算方法,对药型罩微元的压跨过程、射流头部参数(质量和速度)等进行修正,在此基础上建立Lagrangian坐标系下的射流空间运动方程,编制了相应的计算程序.与数值模拟结果的对比表明, 所建立的射流理论分析方法能有效计算射流参数,可为聚能装药结构设计提供参考.     

聚能装药侵彻混凝土的径向扩孔工程研究

扩孔孔径大小是聚能装药侵彻混凝土目标的重要设计参数之一。在分析射流侵彻混凝土各个阶段特点的基础上,根据射流侵彻混凝土的扩孔特点,将扩孔过程分为初始孔径形成和克服惯性力扩孔两个阶段,并得到了初始孔径与射流直径关系的简单表达式。利用连续介质力学和修正后的伯努利方程对克服惯性力扩孔过程进行了计算,在忽略环向拉力的情况下,推导出扩孔速度随孔径的变化关系和射流侵彻混凝土的扩孔公式,并进行了编程计算和试验验证。将理论值与试验数据进行对比,结果表明,该公式满足混凝土扩孔工程计算的要求,对串联侵彻战斗部前级聚能装药结构设计具有一定的指导意义。     

聚能射流对厚壁移动靶的侵彻理论与数值模拟分析

为有效拦截摧毁来袭大壁厚高速运动的导弹和钻地弹,提出了一种采用破甲战斗部的攻击模式。基于虚拟源点理论并采用微元法,将射流微元与厚壁移动靶板的相互作用过程分为两个阶段： 第一阶段,射流微元在侵彻过程中不受靶板侧向力干扰,分析了该过程侵彻深度和孔径的变化规律;第二阶段,射流在侵彻过程中受到靶板的侧向干扰,建立了射流受干扰时的横向漂移速度及受干扰射流的侵彻深度等理论模型。为验证理论模型的正确性,设计了一种40 mm口径聚能装药,通过有限元软件LS-DYNA分析了聚能射流垂直侵彻不同移动速度靶板（0~600 m/s）的侵彻深度及孔径变化规律,同时结合Marmor等^\[17\]的试验数据,与所建理论模型计算结果进行对比。结果表明：破甲战斗部是对付高速运动厚壁战斗部的有效手段,所建理论模型可精确地计算出射流微元在各个阶段的运动状态,从而获得总侵彻深度随靶板运动速度变化的规律;靶板运动速度越高,无干扰侵彻阶段经历时间越短,射流受干扰程度越明显,破甲深度与扩孔孔径也越小。     

钨铜变密度聚能射流侵彻模型及应用

钨铜是一种依靠机械摩擦结合的两相复合材料,在钨铜射流成型过程中,爆炸加载及拉伸程度的不同极易导致成分梯度及瞬时空隙,进而形成射流密度梯度。传统侵彻模型大多忽略材料中的微观结构变化,以射流密度定常为基本假设,对钨铜变密度射流侵彻深度的预测误差极大。综合考虑钨铜在聚能射流成型过程中材料拉伸及相分离导致的密度变化,引入射流密度与速度函数,对经典虚拟原点侵彻模型进行修正,建立了考虑射流可压缩性和成分梯度的钨铜变密度侵彻模型。以口径56 mm典型聚能结构为例,采用数值模拟及试验方法获得了钨质量百分比为75%的钨铜射流真实密度分布,并利用变密度侵彻模型计算了侵彻深度,同时利用X光脉冲摄影试验及静破甲试验对计算结果进行了验证。研究结果表明,钨铜变密度聚能射流侵彻模型比经典虚拟原点模型及局部密度修正模型计算的侵彻深度更加接近试验值,证实了钨铜变密度侵彻模型的正确性。     

聚能装药杆式射流的数值仿真

通过杆状射流聚能装药战斗部的用途、结构特点分析,设计了105°弧锥结合罩的装药结构,选取合适的仿真计算参数,采用DYNA2D计算程序对杆式射流成形的全过程数值模拟仿真,得到射流成形过程中各个时刻的形态及特征参数。     

串联聚能射流的数值模拟与实验研究

为了有效对付各种现代装甲目标,提出一种新型聚能装药结构并探讨了其成型机理.应用有限元软件分别对其前级装药、后级装药以及双级串联聚能装药的射流侵彻过程进行了数值模拟.结果表明:该串联装药可生成两个稳定且具有高同轴度的金属射流,其穿深比单锥角药型罩至少高30%.并在此基础上进行了系列的静破甲实验,实验与数值模拟结果吻合较好, 进一步深化了聚能效应的内涵和丰富了打击目标的手段.