铜基非晶合金双层药型罩射流形成及侵彻性能

为了研究Cu基非晶合金Cu₄₅Zr₄₃Al₄Ag₈双层聚能药型罩的射流成型和侵彻能力,以等壁厚的单层铜药型罩和Cu-BMGs药型罩作为对比,分别选用铝、钛、聚乙烯和PTFE/Al材料作为外罩,Cu基非晶合金作为内罩,利用AUTODYN软件建立二维有限元模型,模拟了Cu基非晶合金双层聚能药型罩的射流成型、拉伸及侵彻过程,对比分析了各组药型罩射流的成型特点、稳定性和侵彻性能。通过仿真得到4种双层聚能药型罩射流成型后射流头部速度介于Cu-BMGs药型罩和铜药型罩之间,其中聚乙烯为外罩时,射流头部速度最高,侵彻深度最大,但射流稳定性最差;铝为外罩时,射流长度最长,射流稳定性最好;PTFE/Al为外罩时,开孔直径最大,但侵彻深度最小,与Cu-BMGs药型罩的相当。铝、钛、聚乙烯和PTFE/Al为外罩时,Cu基非晶合金双层药型罩的射流对纯铁靶侵彻深度分别为104、103、111、91.5 mm,开孔直径分别为12.5、20、18.8、45 mm,综合考虑侵彻深度和侵彻孔径,聚乙烯、PTFE/Al作为外罩时,Cu基非晶合金双层聚能药型罩的侵彻性能优于铝、钛作为外罩时的侵彻性能。     

聚四氟乙烯基药型罩射流成型凝聚性研究

聚四氟乙烯（PTFE）基含能药型罩射流成型凝聚性关系到射流侵彻毁伤效果。通过数值模拟和试验验证相结合的方法,对PTFE/Ti/W含能药型罩射流成型特性开展研究。结果表明：含能药型罩与惰性铝罩的射流具有明显差异,由于含能药型罩材料声速较低,爆轰压垮药型罩形成脱体波,导致射流在飞行过程中会呈现径向发散效应,随着药型罩密度增加,射流凝聚性加强;含能侵彻体在成型过程中会不断发生反应膨胀,随着时间的增长,侵彻体轮廓逐渐模糊,密度不断减小;基于惰性材料模型的数值仿真方法能够在一定时间范围内对射流成型进行准确模拟,当侵彻体由于反应而造成的形貌改变不可忽略时,仿真与实际具有一定差距。     

罩顶材料对双锥药型罩成型及侵彻性能的影响

为提高聚能射流的侵彻性能,提出一种双锥药型罩,通过改变部分罩顶材料,探究其对射流成型及侵彻性能的影响.以钨、钽、镍为罩顶材料,用LS-DYNA软件对不同罩顶材料高度占比下(h/H)钽-铜、钨-铜、镍-铜双锥药型罩和单铜双锥药型罩的射流形成和侵彻钢靶板过程进行数值模拟.结果表明:钨-铜型对头部速度的提升最大,但易断裂,镍-铜型的头部速度最小,钽-铜型成型最好且对侵彻性能的提升最大.当h/H=0.32时,钽-铜结合双锥药型罩形成的射流与单铜双锥罩相比,头部速度提高15％,射流长度增加2.1％,射流侵彻深度提高7.9％,破孔口径提高64％.相比单铜药型罩,双锥药型罩提升大.     

制造误差对金属射流威力影响的仿真研究

为了研究制造误差对金属射流威力的影响,从起爆点偏心、药型罩内外表面不同轴度、药型罩轴线与装药轴线不同轴度三个方面,运用LS-DYNA程序对射流成型及侵彻靶板过程进行数值模拟,分析三种误差对射流侵彻深度的影响。研究结果表明:三种误差均可造成药型罩不对称压垮,降低射流侵彻能力。     

双层含能药型罩K装药射流成型及侵彻性能试验

为提高含能材料形成射流对目标的侵彻深度,设计了一种基于K装药结构的Al/Ni?Cu双层含能药型罩聚能装药结构,其内层罩为无氧铜,外层罩为Al/Ni含能结构材料。分别开展了Al/Ni?Cu双层含能药型罩与Cu?Cu双层药型罩的聚能射流成型X光试验、侵彻钢锭静破甲试验和对典型混凝土靶标的侵彻威力试验。研究结果表明,双层含能药型罩K装药起爆后可形成连续射流,侵彻的钢靶和混凝土靶中有明显的开坑区形成,但射流对侵彻过程的扩孔作用不明显。Al/Ni?Cu双层含能药型罩可发挥动能和化学反应的联合侵彻毁伤效应,与Cu?Cu罩相比,在靶中形成射流堆积更少,对钢靶的侵彻深度和侵彻体积分别提高了20.1%和23.0%,对混凝土靶的侵彻深度和侵彻体积分别提高了17.2%和45.6%。     

带隔板装药的杆式射流成型试验及侵彻特性分析

带隔板偏心的亚半球罩装药可形成杆式射流,为研究其成型及侵彻特性,以等质量原则设计了3种偏心的亚半球药型罩,开展杆式射流成型的X光试验及静破甲试验,对比不同变壁厚方式偏心亚半球罩杆式射流的成型形态及侵彻能力,找出了形成最佳杆式射流的药型罩变壁厚。研究结果表明,罩顶和罩口厚、中间薄形状形成杆式射流的杵体小,成型效果最佳,侵彻能力强,孔径均匀。通过理论研究杆式射流的成型参数,获得了杆式射流的速度和质量分布,罩顶和罩口部厚、中间薄形状药型罩形成杆式射流的质量较传统单锥罩提高22%,头部速度提高10%.     

药型罩形状对侧向环形射流性能的影响

为优选出利于环形侵彻的药型罩形状,设计了4种简单几何形状药型罩,对环形射流成型与侵彻过程迚行了数值模拟。研究结果表明:楔形罩射流形态优于椭圆形罩,大锥角聚能射流最大拉伸长度优于小锥角,但头部速度相对较低;对于90°和60°等壁厚楔形罩,锥角较大时射流获得的总动能较大,但有效动能不及小锥角药型罩,有效动能比分别为69%和81%。研究结果为侧向环形聚能切割器结构设计提供依据。     

基于BP神经网络和遗传算法的环形药型罩优化

环形聚能装药相比传统的聚能装药具有侵彻口径大的优势,为了得到可以形成稳定的环形聚能射流的最优环形药型罩结构,提出了一种将数值模拟结果与BP神经网络相结合,并通过遗传算法对环形药型罩进行优化设计的方法。首先,利用正交试验法对环形药型罩进行方案设计,得到各因素对环形聚能射流稳定性的重要程度,其次利用LS-DYNA软件进行数值模拟得到最初的样本数据,然后通过MATLAB软件拟合出神经网络训练所需的样本数据,接着将环形药型罩结构参数作为BP神经网络的输入,射流头部速度、射流横向速度、射流长度分别作为输出进行训练,同时将测试值作为适应度,最后结合遗传算法选择最优的环形药型罩结构参数。研究结果表明：影响环形聚能射流成形的主要因素是药型罩口径和锥顶角,次要因素为药型罩罩顶厚、内罩偏移量和外罩偏移量;当药型罩罩顶高为0.81 mm,药型罩口径为15.43 mm,罩顶角为61.89°,内罩偏移量为11.38%,外罩偏移量为14.36%时所形成的环形射流形态比正交实验所得环形聚能射流更好。     

装药参数对矩形射孔弹侵彻性能的影响机理

研究装药参数对矩形射孔弹侵彻性能的影响机理.对矩形射孔弹装药参数(药型罩厚度、张角,壳体内部结构)形成聚能切割刀的过程进行数值模拟,分析了装药参数对射流结构特征、射流的速度梯度及侵彻深度的影响.结果表明,改变壳体内部结构会改变射流结构特征;药型罩在压垮后形成高速且速度梯度小的主侵彻体有利于提高矩形射孔弹的侵彻能力;药型罩壁厚为3 mm,张角为55.时,矩形射孔弹的侵彻性能最好.     

紧凑型聚能装药结构对侵彻体成型的影响

为研究紧凑型聚能装药结构对侵彻体成型的影响,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对不同结构参数药型罩的射流成型进行数值分析。结果表明:当药型罩高小于30 mm,不同装药结构均形成具有一定速度梯度的聚能侵彻体,球缺型罩装药形成的侵彻体尾部杵体小、质量分布均匀、能量利用率高,性能更好;当罩高大于40 mm,不同药型罩装药形成长径比较大的射流,锥形罩形成的射流杵体小、连续性好、能量利用率高,性能更好。     

药型罩网格数量对数值模拟精度的影响

为研究药型罩壁厚网格数量对某大口径破甲战斗部数值模拟可信度的影响,应用非线性动力学有限元软 件AUTODYN,对口径为140 mm 的单锥罩射流形成及侵彻1 000 mm 厚钢靶的过程进行数值模拟,并开展静破甲试 验。通过将药型罩壁厚的网格数划分为5 种方案分别计算,考察网格数对单锥罩射流形成及侵彻的影响规律。结果 表明：网格数量较少时,射流提前断裂,侵彻深度较低,且与试验差距较大;当药型罩壁厚的网格划分数为n=6、7 时,与试验结果最吻合。     

大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土介质侵彻研究

采用脉冲X光照相、威力效应实验及数值模拟方法,对两种不同形状的大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土的侵彻能力进行了研究,实验测试获得了大锥角截顶药型罩装药结构形成的爆炸成型杆式侵彻体的形状、头尾速度及对混凝土靶的侵彻参量;采用AUTODYN-2D程序对两种结构药型罩聚能装药的成形过程和侵彻过程进行了数值模拟.结果表明,相比于大锥角截顶药型罩,大锥角球缺型药型罩所形成的爆炸成型杆式侵彻体在混凝土靶中形成的孔道更能满足复合侵彻战斗部对一级侵彻的要求.     

爆炸成型弹丸药型罩结构分析

通过爆炸成型弹丸（ＥＦＰ）物理模型的计算结果分析了球缺罩和大锥角罩ＥＦＰ的形成过程，并由实验结果给予证实，最后对ＥＦＰ罩的设计进行了探讨。     

CrMnMo马氏体衬板钢腐蚀条件下的冲击磨损特性及机理

采用MLDF-10冲击腐蚀磨损试验机研究了CrMnMo马氏体衬板钢和CrNiMo马氏体衬板钢在铁矿石酸性矿浆中的冲击磨损特性。结果表明:在相同工况条件下,CrNiMo马氏体衬板钢的冲击腐蚀磨损机制前期主要是挤出硬化棱脱落,后期转变为轻微的腐蚀和浅层疲劳剥落;CrMnMo马氏体衬板钢的冲击腐蚀磨损机制前期主要为显微切削,后期转变为中度腐蚀以及较为深层的疲劳剥落。     

精密旋压药形罩和冷挤压药形罩的对比研究

文中首先分析了精密旋压药形罩和冷挤压药形罩的工艺特点，在此基础上，按两种工艺进行了药形罩的试制，并进行了有利炸高和大炸高条件下的破甲对比试验。试验结果表明，两种工艺生产的药形罩均能达到理想的破甲深度和破甲稳定性。相比较而言，生产工艺确定后，旋压工艺生产效率更高一些。     

大炸高条件下药型罩结构设计

炸高是破甲威力的主要影响因素,尤其在大炸高情况下,由于射流很容易断裂,破甲威力难以提高,通过对药型罩结构的设计,改善了射流形成情况,试验表明合理的药型罩结构设计能明显提高大炸高射流的穿深。     

电铸与旋压药型罩微观组织及织构的研究

将透射电镜 (TEM )和电子背散射衍射 (EBSD)技术应用到药型罩的微观组织及织构的分析中 ,研究不同的成型工艺对药型罩的微观组织及织构的影响 ,结果表明 :电铸药型罩晶粒细小 ,且晶粒沿罩的厚度方向有明显择优取向 ,即存在平行于晶粒生长方向的丝织构 ;而旋压药型罩晶粒粗大 ,晶粒的晶体取向大体上呈随机分布 ,仅有微弱的形变织构 ,且这种形变织构经放置一段时间后就消失了 ,即有时效现象。这一结果为建立加工工艺与组织之间关系及重新认识旋压罩中的织构存在情况提供了一定的实验依据     

多模毁伤元成型及侵彻的数值模拟研究

为实现"一弹多用"的战术目的,提出一种多模战斗部.战斗部外层采用高爆速炸药、内层采用低爆速炸药的复合聚能装药结构,通过改变起爆点的位置,改变作用于药型罩的爆轰波形状,并利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件研究内、外药型罩罩顶壁厚匹配对PELE/EFP多模毁伤元成型及侵彻性能的影响规律.结果表明:带隔板聚能装药结构可有效实现PELE/EFP多模毁伤元的转换,当外层药型罩罩顶壁厚为0.037CD时,多模毁伤元成型及侵彻效果最优.     

电铸镍药型罩经退火处理后组织与性能的变化

在电铸液中加入添加剂可以使电铸镍药型罩的晶粒得到细化,通过适宜的热处理可以达到控制晶粒形状和大小 的目的。对加添加剂的电铸镍药型罩在不同的温度下进行了退火热处理,利用光学显微镜、扫描电子显微镜及显微硬度计 对退火热处理前后样品的微观组织及疑微硬度进行了系统的研究。试验结果表明,随着退火温度的升高电铸镍药型罩的 显微硬度明显降低,内部晶粒呈现等轴晶形态。     

氨基磺酸盐电铸镍药型罩的制备与微观组织

采用直流电铸法在氨基磺酸盐铸液中电铸制备镍药型罩,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和背散射电子衍射(EBSD)技术对其组织结构进行观察和分析。研究结果表明:所制备药型罩表面质量良好,由于电铸过程中添加剂的不断消耗,从药型罩的内表面到外表面存在微观组织的不均匀性,晶粒沿平行于罩壁的法线方向呈柱状生长,在罩壁的法线方向存在<100>丝织构。