Φ8钨球破片速度衰减试验及速度预报方法研究

为建立钨球破片速度预报模型,在通过理论分析得到破片速度衰减规律模型,根据Φ8 mm钨球破片在高速和中速段速度试验,进一步采用非线性分析的方法建立了破片高速和中速的速度衰减模型;由数据融合的方法建立了可预报破片某点处速度的经验公式。计算和试验结果验证了破片速度衰减模型和速度预报经验公式的正确性和实用性,拓展了球形破片速度预报公式的使用范围。     

爆轰波定向战斗部起爆参数研究（英）

为了优化爆轰波定向战斗部的性能,研究了不同的偏心起爆形式.利用试验验证过的流体动力学仿真模型研究了偏心一线起爆不同起爆点数、偏心两线不同夹角和偏心三线不同夹角等对战斗部破片速度、飞散的影响.结果表明:对于本研究对象,在一条起爆线上布置4个起爆点是足够的;对于偏心两线起爆,两线之间夹角60°可在定向侧产生最高的速度增益,达38.37％;同样对于偏心三线起爆,夹角45°时的破片速度增益最大,达39.36％.定向方向的破片速度增益是爆轰到破片的传播距离(时间)和爆轰压力共同作用的结果.     

爆轰波定向战斗部起爆参数研究（英文）

为了优化爆轰波定向战斗部的性能,研究了不同的偏心起爆形式。利用试验验证过的流体动力学仿真模型研究了偏心一线起爆不同起爆点数、偏心两线不同夹角和偏心三线不同夹角等对战斗部破片速度、飞散的影响。结果表明:对于本研究对象,在一条起爆线上布置4个起爆点是足够的;对于偏心两线起爆,两线之间夹角60°可在定向侧产生最高的速度增益,达38.37%;同样对于偏心三线起爆,夹角45°时的破片速度增益最大,达39.36%。定向方向的破片速度增益是爆轰到破片的传播距离(时间)和爆轰压力共同作用的结果。     

HTPE推进剂机械刺激下的安全性研究

为研究HTPE推进剂在机械刺激下的安全性，采用BAM撞击感度仪和摩擦感度仪测试了其临界撞击能量和临界摩擦力，参考北约STANAG 4496标准对其进行破片撞击试验，测试其在不同破片撞击速度、不同破片撞击角度下的响应等级。结果表明：该HTPE推进剂的临界撞击能量为7J，其在撞击刺激下的安全性高于常规丁羟推进剂，临界摩擦力为54N，对摩擦刺激敏感；撞击角度90°时，破片速度增大（2 100～2 300 m/s）,HTPE推进剂响应等级均为V类（燃烧）；破片速度为1 850 m/s、撞击角度60°时，HTPE推进剂响应等级为Ⅲ类（爆炸）；撞击角度由90°转为60°时，HTPE推进剂受到的摩擦作用增强，响应等级由燃烧转为爆炸，其破片撞击安全性下降。     

多发弹丸同时起爆下破片飞行速度实验研究

通过自行设计模拟弹丸,按照靶场试验要求利用通靶和多路测时仪相结合的方式,分别对单发弹丸爆炸和多发弹丸爆炸所形成破片的飞行速度进行了实验研究,得到了两种情况下弹丸破片飞行的速度,并对格尼公式的计算结果进行了对比分析。研究结果表明多发弹丸爆炸时的破片飞行速度与单发弹丸爆炸时的破片飞行速度相差不大,但两者都小于格尼公式的计算结果。     

偏心起爆方式对棱柱形定向战斗部破片飞散规律的影响

为了研究起爆方式对棱柱形定向战斗部破片飞散规律的影响,采用LS-DYNA软件模拟研究了六棱柱定向战斗部分别用面偏心一线、面偏心两线、面偏心三线、棱偏心一线及棱偏心两线起爆时的破片飞散速度、破片方向角,结果表明,偏心起爆可以明显提高定向区域内的破片飞散速度,且破片束基本分布在25°左右的径向范围内,棱偏心两线同步起爆时,对目标方位破片最大飞散速度增益可达29.73%,采用棱偏心两线序贯延时起爆可使轴向方向角改变量达6.77°。     

钨柱对40Cr侵彻效应影响的研究

在实验的基础上,运用数值仿真方法研究了长径比约为1∶1钨柱的着靶姿态对40Cr钢板侵彻效应的影响。获得了入射角与极限穿透速度的关系,以及侵彻速度相同时,入射角与穿透靶板后剩余速度的关系。在此基础上研究了同种规格的钨柱侵彻不同厚度的均质装甲钢和40Cr钢板时极限穿透速度的关系,得到了两者速度比为1.13∶1的结论,为寻求低成本等效靶板提供了有效试验依据。这些研究成果对破片毁伤战斗部的设计具有实际指导意义。     

高超音速导弹爆炸破片飞散特性建模分析

为研究高超音速导弹爆炸破片的飞散特性,基于导弹的破片静爆实验数据,在三维球坐标系下推导出导弹破片的动态和静态飞散密度的比函数表达式,建立了破片的三维动态数量分布模型。以半经验公式求得破片数量分布的特解,结合破片分布的Mott通解表达式,求得破片质量分布模型。对于不同类型的爆炸破片,分别以飞行距离和飞行时间描述其运动方程,通过将破片运动的非线性微分方程转换为Bernoulli方程和Riccati方程的形式,建立了破片动态飞散速度的解析解模型。在此基础上,建立了高超音速导弹爆炸破片的杀伤场模型,为近程武器系统的作战应用提供了重要的技术参考。     

爆炸洞内废旧弹药破片质量分布研究

在爆炸洞内对85加弹丸进行爆炸试验,并通过Mott公式对破片质量分布进行了计算.其结果表明:爆炸洞内废旧弹药破片质量分布与经验公式的预测有一定误差,它不仅与弹体本身的属性有关,而且与爆炸洞体的强度、结构等因素有关.但总体上可预见破片质量的分布.     

相干干扰对时延估计的影响研究

以相关法为例,分别研究了仅有一个频率成分时和含部分相干成分时同源信号的TDE.发现相干干扰的幅值越大,TDE误差越大;当源信号和相干干扰信号的相位差在90°以内时,TDE误差随相位差的增加而增大;当相位差在90°～180°之间时,TDE误差的变化取决于源信号和干扰信号的幅值比.然而TDE误差均不超过相干成分的1/2周期.仿真结果验证了结论的正确性.     

无量纲参数对破片弹道极限速度的影响

为开展93W钨合金破片对616装甲钢侵彻性能的研究,通过弹道枪试验分别对立方破片(底面为正方形)和圆柱破片进行了弹道极限速度测试,并基于试验结果对理论公式进行了修正,修正后的公式可应用于预测破片弹道极限速度。将仿真结果与试验结果进行了对比,验证了材料的可靠性,根据破片初速及剩余速度建立回归方程,外推得到破片的弹道极限速度,并进一步研究了无量纲弹长及无量纲靶厚对弹道极限速度的影响。结果表明,当确定破片及靶板的材料后,弹道极限速度仅与无量纲弹长和无量纲靶厚有关; 当无量纲弹长与无量纲靶厚确定后,破片形状对弹道极限速度的影响非常明显,立方破片更容易穿透靶板。当无量纲靶厚为1.6时,破片正侵彻12 mm厚度的靶板,弹道极限速度随破片无量纲弹长的增加而加大,且无量纲弹长每增加0.1,破片的弹道极限速度增加约45 m/s; 当无量纲弹长为1.0时,破片正侵彻不同厚度的靶板,弹道极限速度随无量纲靶厚的增加而加大,且无量纲靶厚每增加0.1,破片的弹道极限速度增加约50 m/s。     

几种钨合金破片垂直侵彻装甲钢板极限穿透速度研究

文中从理论和实验两个方面研究了战斗部中典型的预制破片钨球、钨柱和钨块对装甲钢板的侵彻性能；分析了钨柱、钨块破片因着靶姿态不同存在着不同的极限穿透速度；给出了不同着靶姿态侵彻阻力面的理论模型，推导出了计算极限穿透速度的公式，并计算了三种典型预制破片的极限穿透速度，与测试的弹道极限进行了对比。     

反跑道动能弹斜侵彻机场多层跑道的三维数值模拟

应用LS-DYNA有限元仿真软件对反跑道动能侵彻弹斜侵彻机场跑道的过程进行了三维数值模拟。研究了侵彻速度、入射斜角、侵彻弹重心位置以及跑道内介质交界面对侵彻过程的影响。结果表明：侵彻弹弹体质心位置靠前能减少侵彻中弹体的翻转,增加侵彻深度;多层介质界面的存在加速了弹体姿态翻转,侵彻速度越小和斜角越大时其现象越明显,同时改变了弹体过载响应,加剧了侵彻弹壳体应力集中。仿真结果对反跑道动能侵彻弹设计具有参考价值。     

EFP/预制破片复合战斗部结构设计与分析

为增大毁伤面积并提高侵彻能力,设计不同结构的爆炸成型弹丸(explosively formed penetrator,EFP)/预 制破片复合战斗部,综合挡环结构及预制破片钨球的排布方式,得到4 种方案。应用ANSYS/LS-DYNA 对战斗部 成型过程进行数值模拟,通过不同战斗部结构方案分析,研究挡环结构及预控破片排布方式对毁伤元成型过程和毁 伤效果的影响。结果表明：当挡环顶部与药型罩底部处于同一平面时,形成的EFP 速度更高、长径比更大、长度更 长,且内圈钨球的轴向速度更高;采用内圈钨球26 枚、外圈钨球32 枚的钨球排布方式的战斗部,其内、外圈钨球 发散角更大,能形成具有良好侵彻能力且密度均匀的破片场,仿真与实验结果一致。     

异型弹芯斜侵彻靶板的数值分析

分析了高速撞击过程中不同入射角的异型弹芯的斜侵彻运动.结合异型弹芯侵彻靶板试验,建立了三维有限元计算模型,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行仿真计算,得到速度为1.5 km/s时靶板侵彻变形过程中的应力分布图,给出了碰撞过程中任意时刻的速度、加速度及能量的变化曲线.根据仿真结果,得到异型弹芯入射角与侵彻深度的变化曲线,与试验进行了对比,数值结果与试验结果吻合较好.     

含铝炸药爆热性能与破片加载特性关系探讨及验证

以浇注HMX 基含铝炸药为研究对象,构建炸药爆轰加载假设模型。探讨爆热与破片速度的关系,并使用 不同粒径设计了不同铝含量的炸药配方,测试了炸药爆速和爆热及其对全预制破片速度和穿甲率的影响。试验结果 表明：随着铝氧比和爆热的增加,破片速度和穿甲率呈现先升后降的趋势,当铝氧比和爆热分别为0.35 和6 200 kJ/kg 时,其破片速度和穿甲率分别为1 890 m/s 和89%,破片加载能力达到最大,验证了含铝炸药爆热与破片加载特性存 在数学极值关系,工程上存在最佳匹配点。     

滑移爆轰内部加载圆钢管层裂的二维数值计算

采用非线性动态有限元程序Ls- dyna和损伤累积层裂判据,对滑移爆轰加载下圆钢管的层裂破坏进行了二维数值模拟,分析了钢管层裂发生的物理过程。计算结果表明,炸药与钢管界面处冲击波的折射角随着传播距离增加而增大,钢管中冲击波峰值不断衰减;由于非正向传播的波的相互作用,管内壁自由面速度波形振荡峰值随着时间逐渐减小,振荡周期逐渐加长;要使钢管发生层裂,装药厚度存在上下临界值,在临界值范围内初始层裂片厚度随着装药厚度增加而增大。     

立方体破片对LY-12cz薄靶板的侵彻机理

对高速立方体破片与飞机硬铝薄靶板的遭遇打击情况进行了模拟计算分析,得到了破片以不同的入射速度和攻角高速打击靶板时,靶板上的损伤情况以及破片的剩余速度、剩余质量、塞块质量以及塑性变形区域等随破片入射速度与攻角的变化规律,可用于分析破片的破坏能力及飞机结构的防护能力。     

着速和靶厚对钢弹体PELE侵彻后效影响的实验研究

为了得出靶厚和着速对钢弹体PELE侵彻后效的影响规律,采用PELE实验弹以不同着速分别侵彻不同厚度钢板,并对后效靶上破片穿孔的数量和分布进行了分析.结果表明,在实验条件下,破片数量与着速和靶厚均有二次函数关系,破片飞散角与着速呈二次函数,但与靶厚呈线性减函数关系;着速对破片数量的影响要大于它对破片飞散角的影响;降低靶厚也利于增大破片飞散角.     

基于ALE方法的弹性圆柱壳入水时的流固耦合模拟

为了获得头型及材料弹性对圆柱壳入水过程中头部变形、压力分布、入水空泡形态及入水运动状态的影响,采用ALE方法,基于有限元软件ANSYS\LS-DYNA,对平头、120°锥角、90°锥角弹性圆柱壳的入水过程进行了数值模拟,对平头弹性圆柱实体和平头刚性圆柱壳进行计算,并对模拟结果进行对比。结果表明:入水过程中空泡直径随着锥角的增大而增大,锥角越大,圆柱壳上表面的变形越大,最大变形出现的时间越早:平头弹性圆柱壳在0.1 ms时出现最大变形0.84 mm,120°锥角弹性圆柱壳在0.3 ms时出现最大变形0.54 mm,90°锥角弹性圆柱壳在0.5 ms时出现最大变形0.43 mm; 下表面受到的压力越大,圆柱壳的速度衰减越快; 平头圆柱壳下表面的变形与振动频率大于上表面; 上表面的变形是由惯性引起的,下表面的变形是由流体冲击力引起的。