不同头部形状弹丸高速侵彻混凝土的研究

为了研究着靶速度在1000～2000 m/s时弹丸的运动规律,分别对不同头部形状弹丸高速侵彻混凝土进行研究。介绍弹丸高速侵彻混凝土的研究现状,采用数值模拟方法对其进行研究,阐述高速弹丸侵彻混凝土的数值仿真,分析不同头部形状对弹丸高速侵彻混凝土的影响,并获得弹丸头部形状、着靶速度和侵彻深度的关系。仿真结果表明：当速度范围在1400～1700 m/s时,锥形头部弹丸的侵彻效应要优于其他三者;当速度范围在1800 m/s以上时,卵锥形弹丸由于发生大的磨蚀与变形此时已经失效,并且在此速度范围下,其他3种弹丸的侵彻效应逐渐趋于一致。该研究结果对今后动能弹及半穿甲弹丸的弹形设计具有一定借鉴意义。     

装药长径比对聚能杆式侵彻体成型的影响

运用LS-DYNA仿真软件模拟了聚能杆式侵彻体的成型,并通过X光成像试验进行了验证,试验结果与数值模拟结果吻合较好.分别研究了同一时刻、同一炸高及断裂时刻,不同装药长径比聚能杆式侵彻体的成型情况,找出了获得较佳聚能杆式侵彻体的装药长径比为0.9～1.2.研究结果表明,当装药长径比超过1.2,再增加装药长径比对聚能杆式侵彻体头部速度影响很小;装药长径比大于0.9以后聚能杆式侵彻体的飞行稳定性较佳.     

不同头部形状长杆弹侵彻过程的数值模拟

采用数值模拟技术研究了4种不同头部形状长杆弹体侵彻半无限厚轧制均质装甲(RHA)靶板的过程,重点考察弹体头部结构对侵彻过程的影响。结果表明：当靶板为高强度材料时,在相同的条件下,长杆弹体的侵彻深度是由弹体材料的失效机制决定,弹体头部形状对其影响较小;但长杆弹体头部的轮廓在撞击初始阶段对靶板的破坏有一定的影响,尤其是靶板开坑截面的大小。     

长径比对侵彻膨胀弹横向效应的影响

采用有限元软件LS-DYNA,对装填尼龙的侵彻膨胀弹以1200m/s着靶速度侵彻4340钢靶板的过程进行了数值模拟,获得了长径比对侵彻膨胀弹横向效应产生的影响规律。结果表明:当长径比较小时,整个弹体基本都发生横向效应,但穿透靶板后的残余速度较小;当长径比较大时,弹体的一部分发生横向效应,穿透靶板后的残余速度很大;综合考虑横向效应的有效发挥和影响因素,侵彻膨胀弹的长径比取4∶1～6∶1比较适宜。     

卵形头部弹丸对混凝土靶板侵彻的二维数值模拟

采用新发展改进的HVP数值软件，并嵌入含损伤的混凝土本构模型和新的材料单元破坏准则，对卵形弹丸侵彻混凝土靶的过程进行了二维数值模拟，并讨论了有关的计算结果。计算结果和实验结果的良好符合表明，论文中的力学模型、计算方法和数值软件是成功的。     

球形头部弹丸侵彻极限深度问题的数值模拟

在基于有限元法中差分包软件LS-DYNA-970的平台上对钢制球形头部弹丸侵彻平面钢板的极限深度问题进行了3-D数值仿真分析,在研究过程中使用了在ALE方法下的Johnson-Cook理论模型,此模型可以在分析受力失效的同时考虑温度变形,由此获得了在不同初速下侵彻极限深度的数值结果。并且在研究中得出了变形体弹丸与刚体弹丸的结果对比关系,分析了由于弹体变形给两者带来的差异。计算结果与文献中的实验数据吻合较好。     

装药长径比对JPC成型影响数值分析

针对装药长径比对聚能杆式侵彻体的影响,对JPC 成型影响进行数值分析。基于一种球锥形药型罩,运 用AUTODYN 软件建立聚能装药模型,对聚能杆式侵彻体成型过程进行数值模拟,分析装药长径比对JPC 头部速度、 动能以及炸药利用率的影响规律。分析结果表明：当装药长径比大于1.4 以后,再增加装药长径比对有效装药量增 加的并不多,对JPC 头部速度和动能影响大幅降低,可为聚能杆式侵彻体战斗部的设计及应用提供参考。     

侵彻弹不同头部形状侵彻混凝土效率分析

应用空腔膨胀理论，对侵彻弹侵彻混凝土进行了计算，理论计算与试验结果基本吻合，并用该理论对侵彻弹不同头部形状侵彻混凝土进行了效率分析，得出了侵彻弹结构参量变化对侵彻混凝土深的规律。     

长杆体稳定侵彻阶段头部形状的侵彻效率分析

基于不同材料长杆体稳定侵彻过程中破碎头部形状不同的事实,计算了两种初始头部形状相同但在稳定侵彻过程中破碎头部形状不同的杆体所受阻力,并基于此阻力求得对应头部形状的长杆体的侵彻深度,侵深值符合对应实验结果。阻力和侵深的结果比较表明,破碎头部形状尖锐的杆体侵彻效率高于较钝头部形状的杆体。     

弹丸头部截面半径对侵彻钢靶能力影响的数值模拟

文中利用ANSYS/LS-DYNA3D有限元分析软件,在同样穿靶条件下,分别对三种头部截面半径的弹丸垂直侵彻钢靶全过程进行了数值模拟和对比分析.结果表明：当头部截面半径R=7.0mm时,弹丸穿靶所用时间小于另外两种,穿靶后弹丸剩余速度最大,弹体径向位移最小.根据弹丸侵彻速度变化历程曲线图可以看出,文中所得结论与文献[2]中所述侵彻过程相符合,说明采用的数值模拟方法是正确的.     

弹丸侵彻钢靶能力的数值模拟分析

文中利用ANSYS／LS-DYNA3D有限元分析软件,在同样穿靶条件下,分别对三种头部截面半径的弹丸垂直侵彻钢靶全过程进行了数值模拟和对比分析。根据弹丸侵彻速度变化历程曲线图可以看出,文中所得结论与文献[2]中所述侵彻过程相符合．说明采用的数值模拟方法是正确的。     

头部非对称刻槽弹体侵彻混凝土目标性能研究

为进一步提高弹体对混凝土类脆性靶体的破坏能力,提出一种可对混凝土施加轴线压缩与切向剪切联合破坏作用的头部非对称刻槽弹体,并在极坐标下表征非圆截面头部弹体结构。利用准静态柱形空腔膨胀模型,建立轴向压缩-切向剪切联合作用下的准静态柱形空腔膨胀理论模型,推导得到考虑剪切效应的靶体响应力函数。在此基础上,发展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土目标局部相互作用模型。基于前述分析,开展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限混凝土目标系列试验研究。研究结果表明：考虑剪切效应的二维空腔膨胀理论及局部相互作用模型的理论计算结果与试验结果吻合较好;与普通尖卵形弹体相比较,头部非对称刻槽弹体具有较好的侵彻能力,能有效提高侵彻深度。     

大长径比脱壳穿甲弹飞行是地的横向振动

研究了大长径比脱壳穿甲弹飞行时的振动情况,给出了弹体在任意初始条件下的振动位移表达式,最后对三种不同长径比的尾翼稳定脱壳穿甲弹在后效期的振动情况进行了计算,并对结果做了分析和讨论。     

掘进侵彻弹形与侵彻混凝土深度演绎过程研究

为研究掘进侵彻弹形与深度的演绎过程,运用LS-DYNA动力学软件对不同弹形头部、不同着速下掘进侵彻混凝土过程进行了仿真研究,仿真结果表明:低着速时,带切削刃的钻形掘进侵彻方式可提高侵彻深度; 高着速时,卵形弹更具优势; 旋转速度为70 kr/min时,加载速度为350～500 m/s时,带切削槽的卵形弹能使侵彻深度最大; 在较优加载条件时,切削槽的深度对侵彻深度影响最大,斜度影响次之,切削槽的迎靶面形状对侵彻深度影响最小。试验结果与仿真结果吻合较好。     

MCA方法在模拟弹丸侵彻混凝土中的应用

从运动学的基本原理出发,推导出适于高速侵彻的移动元胞自动机法的计算模型,在模型中采用了位移、应力、体积应变等三开关破坏准则.应用该模型对弹丸侵彻混凝土进行数值模拟,再现了侵彻过程中弹丸的运动及混凝土的飞散、应力波的传播等物理现象.给出的侵彻深度等计算结果与14.5 mm弹道枪所获得的实验结果基本吻合,说明该计算方法可以有效计算和模拟高速侵彻问题.     

弹丸对混凝土板侵彻的MCA方法数值模拟

根据非均匀材料的细观特征，从运动学的基本原理出发，推导出适于高速侵彻的移动元胞自动机法的计算模型．在模型中采用了位移、应力、体积应变等三个破坏准则。应用该模型对弹丸以不同速度侵彻混凝土靶的破坏过程进行数值模拟．给出弹靶的破坏变形过程．得到了侵彻深度与速度的关系曲线。并将弹丸侵彻混凝土的计算结果与Forrestal经验公式计算和试验结果进行对比．吻合较好．说明该计算方法可以有效地计算和模拟高速侵彻问题。     

高空中偏转头弹箭的流场特性

为了更加全面地得到偏转头弹箭的流场特性,在万米高空对其超声速流场进行了数值模拟。在偏角和攻角均相同时,将高空中弹箭的流场与近地面的流场进行比较后发现：海拔高度对偏转头弹箭的流场结构影响较小,头部偏转对尾部流场的影响仍较小,因此,相比鸭舵控制,偏转头弹箭控制方式仍具有一定优越性,继续保持高升阻比特性,但在高空中,流场中相应点的压力值和温度值均比近地面处有所降低,导致其控制力有所下降。