不同炸高下的EFP 对盖板炸药的撞击起爆研究

为了研究不同状态下的爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)对盖板炸药的冲击起爆影响,采 用Ls-Dyna 仿真软件,建立EFP 撞击起爆带壳炸药的数值仿真模型。利用EFP 成型过程的不同阶段其头部速度不同, 对不同厚度盖板的CompB 炸药进行撞击起爆数值仿真,分析了各个阶段的比动能、头部速度与盖板厚度的关系,以 及盖板厚度与起爆时刻、位置的变化规律。仿真结果表明：在0.5～1 倍装药直径之间,可以得出临界盖板厚度与头 部速度、EFP 沿飞行方向的投影面积成正比,并且EFP 在侵彻大于2.5 倍装药直径的盖板过程时,不会形成剪切块; 笔者设计的口径40 mm EFP 完全成型后,其比动能为61.81 MJ/m2,可以起爆最大盖板厚度为10 mm 的CompB 炸药; 在一定盖板厚度范围内,冲击起爆时间和冲击起爆位置都随着盖板厚度增加而增加;EFP 飞行至0.5 倍装药直径处, 所能撞击起爆的临界盖板厚度是EFP 成型后的2 倍。该研究对于防空防导的战斗部EFP 设计具有一定的参考价值。     

破片对带壳装药冲击起爆的数值仿真

针对弹药可能会受到多发破片的撞击作用影响,对单个和多个破片撞击带壳装药的侵彻效果进行仿真。 运用Autodyn-3D 软件建立有限元模型,模拟不同形状的单破片及双破片撞击带壳装药、冲击起爆夹层炸药的过程, 计算其撞击带壳装药的阈值速度,并分析两破片不同间距对冲击带壳装药响应程度的影响,得出不同情况下冲击起 爆带壳装药的阈值速度和变化规律。结果表明：直径、阈值速度和双破片的间距对带壳装药的冲击起爆有一定的影 响,随着间距的增大,压力峰值减小,衰减变快。     

多爆炸成形弹丸引爆带壳装药数值模拟研究

利用LS-DYNA有限元数值计算软件,对多爆炸成形弹丸(MEFP)战斗部冲击引爆带壳装药过程进行了模拟研究,对比分析了中心点、环形和平面3种起爆方式对MEFP的影响。相比中心点起爆,平面起爆时中心弹丸速度提高27.8%,动能提高87.5%;环形起爆下,中心弹丸速度提升24.6%,动能提升77.5%。3种起爆方式均能实现对带壳装药的冲击起爆,表明基于MEFP销毁带壳装药方法可行。相对于点起爆、环形起爆方式,采用平面起爆方式时弹丸发散角最小,弹丸束密集程度最高,利于提升未爆弹引爆率。     

柱形破片冲击带壳装药起爆判据研究

为得到柱形破片撞击带壳装药的临界起爆判据,在一维脉冲冲击起爆判据及长杆判据的基础上,构建一种破片撞击起爆带薄壳炸药的等效模型。将破片撞击带壳装药的过程等效为破片撞击裸装药,导出包含破片长度、直径以及炸药壳体厚度等参量的临界起爆判据,并利用仿真软件对所得结论进行模拟验证。仿真结果表明：当壳体厚度较薄时,冲击波冲击起爆是炸药发生爆轰的主控机制,数值模拟与理论计算结果基本一致,该起爆判据适用,且破片长径比存在临界值,当破片长径大于该临界值时,破片长径比的变化对临界起爆速度影响很小。     

破片对不同壳体炸药冲击起爆研究

为研究不同壳体材料对破片撞击带壳Comp B装药的影响,利用AUTODYN-2D软件建立破片撞击带壳炸药模型,对破片撞击、起爆不同壳体炸药的过程进行数值仿真。采用"升—降"法确定破片撞击带壳炸药的临界起爆速度,并定量分析了临界起爆速度随壳体密度、强度的变化规律,仿真计算结果能够较好地符合Jacobs-Roslund经验准则。壳体材料采用钨合金时,临界起爆速度较高强工具钢提高了22.5%,较中强钢提高了24.4%,较铝提高了38.8%。仿真结果表明破片撞击起爆带有高密度、高强度材料壳体的炸药时,临界速度更高。为传统弹药的改进及不敏感战斗部的设计提供了壳体材料选择的依据。     

EFP斜冲击高速运动柱壳装药数值模拟研究

用LS-DYNA动力学有限元数值计算软件,模拟EFP战斗部斜冲击高速运动柱壳装药过程,分析战斗部着角对高速运动柱壳装药冲击起爆效能的影响规律.结果表明:弹目交汇条件对EFP战斗部冲击起爆效能影响明显;柱壳装药以400 m/s速度运动且与EFP运动方向夹角为钝角时,着角位于0°～20°区间时EFP战斗部均可成功引爆柱壳装药,当着角为25°时,无法引爆柱壳装药,着角≥40°时弹丸跳飞;柱壳装药以400 m/s速度运动且与EFP运动方向夹角为锐角时,EFP冲击起爆效能明显增加,着角位于0°～45°时EFP战斗部均能对其冲击起爆.通过调整EFP战斗部与柱壳装药弹目交汇条件可实现对柱壳装药冲击起爆.     

碎片冲击起爆带壳装药的数值模拟

利用非线性软件AUTODYN-2D模拟碎片冲击起爆带铝壳装药,其中装药为PBX炸药。采用Lee-Tarver点火模型,通过数值模拟碎片冲击带壳装药和冲击铝板对比验证了带壳装药作为防护结构的有效性和优越性,同时分析了起爆机理及碎片的尺寸和冲击速度对炸药起爆特性的影响规律。计算结果表明,随着碎片冲击速度的增大,容易形成稳定的爆轰;碎片直径的变化会影响临界冲击起爆速度。另外,考虑带壳装药本身,得到带壳装药中铝壳厚度变化对其冲击起爆的影响规律。     

钨球对柱面带壳装药的冲击起爆数值模拟研究

采用AUTODYN-3D数值软件,开展了钨球与不同曲率半径柱面带钢壳Comp B炸药作用过程的数值模拟。分析了钨球撞击位置对炸药冲击起爆特性的影响,采用升降法获得柱面带壳装药的临界冲击起爆速度。结果表明：柱面带壳装药冲击起爆过程与平面带壳装药相一致,炸药起爆点发生在离炸药和壳体界面一定距离处,且随着速增加而越靠近交界面;相同条件下柱壳装药更易于起爆,其临界起爆速度随装药曲率半径r增加呈现非线性增大,碰撞点偏移量δ=0时,r=∞的临界起爆速度较r=40 mm时增加3.2%;随偏移量δ的增大呈现指数增加,r=40 mm时,δ=0.94r的临界起爆速度较δ=0时增加35.6%,较平面带壳装药增加31.5%.     

LEFP战斗部成型因素的正交设计研究

文中利用通用有限元软件LS-DYNA3D,针对一定装药口径和起爆方式,计算分析了药型罩曲率半径、装药高度、药型罩壁厚和壳体厚度4种因素对LEFP头部速度的影响规律。在此基础上结合LEFP本身特性,以其Vx和Vy速度分量之比为研究指标,应用正交设计方法,针对这4个因素对LEFP成型影响的主次关系进行了分析研究,并对优化前后形成的LEFP进行对比分析。结果表明药型罩壁厚是影响LEFP成型性能的最主要因素,得到了各因素的最优组合,而且优化后的LEFP更具优良的成型性能。     

破片对模拟聚能战斗部装药冲击起爆研究

研究了破片对模拟聚能战斗部装药的冲击起爆问题.针对破片对聚能战斗部作用的工程问题进行等效模型简化,设计了模拟战斗部靶标及破片撞击试验方案,进行了1000～1500m/s速度范围内的冲击起爆试验,获得了装药被引发反应特性.与数值模拟进行对比,给出了破片对模拟聚能战斗部装药撞击起爆速度阈值.研究结果对反聚能装药战斗部破片杀伤元素设计具有指导意义.     

药型罩曲率半径对周向MLEFP成型的影响

为提高周向多爆炸线性成型弹丸的毁伤性能,用ANSYS/LS-DYNA有限元软件计算了药型罩曲率半径对周向MLEFP成型的影响。通过对成型后LEFP性能的统计分析,得出了药型罩曲率半径对周向MLEFP成型性能的影响规律。结果表明: 在爆炸载荷作用下,新型周向式MLEFP战斗部结构能够在四个方向上形成具有一定速度和长度的线性爆炸成型弹丸,可以实现从四周进行近距离拦截和引爆来袭弹药、毁伤轻型装甲目标的目的; 而且当药型罩曲率半径与装药直径比率取0.6~0.8时,形成的LEFP速度高,密实度好,集群毁伤效能好。     

聚能射流对带壳浇注PBX装药的撞击响应

为研究聚能射流对带壳浇注高聚物粘结炸药(PBX)的引爆特性,利用弹径Ф82 mm的聚能装药形成了一种直径细、速度大于7000 m·s-1的高速射流,以及一直径较粗、速度约5000 m·s-1长杆状射流,分别对覆盖有210,255 mm和165,210 mm两组不同厚度钢板的PBX进行了撞击试验。采用高速摄影观测分析了射流撞击下带壳PBX点火引爆的反应过程。用LS-DYNA软件验证了试验结果,得到了不同射流对PBX的引爆能量值。结果表明:弹径Ф82 mm的聚能装药形成的射流能够可靠引爆覆盖小于255 mm厚钢板的浇注PBX,能满足反导弹战斗部毁伤厚壳体目标的需求。     

LEFP 成型及侵彻过程的数值模拟

为反映线性爆炸成型侵彻体（liner explosive formation penetration,LEFP）成型及侵彻过程中各参数的变化规律,合理设计LEFP装药结构参数,利用LS-DYNA 3D有限元动力分析软件,采用任意拉格朗日-欧拉（ALE）算法,建立包括炸药、药型罩、壳体、空气、靶板在内的三维数值模型,在分析线性爆炸成型侵彻体成型过程的基础上,通过数值模拟和实验进一步分析了LEFP对45#有限钢靶板的侵彻效应。结果表明,该模拟方法正确,能为LEFP的设计提供参考。     

Numerical Simulation of High Performance Shaped Charge Penetrating Concrete Targets

Tandem warhead systems consist of a precursor shaped charge and a following kinetic energy projectile containing high explosive filling. This paper presents a numerical simulation analysis of the penetration forming and the process in which the shaped charge penetrated into concrete targets by using AUTODYN software. The shaped charge is consist of different materials, different standoff, different liner curvature and thickness. Parameters for the liner structure which can detemine ideal aperture and penetration depth are acquired. The simulation results are in agreement with them of the experiment.     

爆炸变形战斗部初探

爆炸变形装药战斗部是定向型战斗部的一种,可以提高破片战斗部对目标毁伤概率.本文介绍了爆炸变形战斗部模型弹设计中的主要关键技术,设计了爆炸变形战斗部模型,并通过实验测量了爆炸变形战斗部模型破片密度的空间分布,探讨了不同参数对破片密度分布的影响,得到了破片分布定向特征明显的爆炸变形战斗部.结果表明,与相同尺寸的柱形战斗部相比,爆炸变形战斗部飞向目标的破片密度可以大幅度地提高,而且初速也有一定程度的提高,对空中目标具有良好的毁伤效果.     

破片冲击起爆子母战斗部的数值分析

文中以杀伤破片冲击起爆子母战斗部为背景,利用LSDYNA3D程序,对带三种典型铝壳的Comp.B炸药的冲击起爆问题进行数值模拟,比较靶板类型对破片临界起爆速度的影响,并分析了破片长径比、直径以及材料对炸药起爆特性的影响规律.研究结果对子母战斗部和杀伤战斗部破片毁伤元的设计具有一定的指导意义.