舰船靶标设计中的材料等效方法

对于舰船靶标侵彻,由于船用特种钢价格昂贵,国内很多试验中采用普通钢代替特种钢材,但所用等效方法难以保证毁伤的相似性。本文根据塑性动力学理论,推导了基于侵彻毁伤相似性的舰船板架结构的材料等效板厚计算公式,并且基于塑性动力学理论给出了靶标侵彻过程中塑性区范围大小和靶板最大位移的估算公式。研究表明:通过数值模拟计算验证采用此等效板厚公式设计的靶标与原型靶标在靶板毁伤模式与战斗部弹道特性的相似性,为材料等效靶标设计提供了一定的理论依据。     

航空炸弹杀爆战斗部综合毁伤分析研究

战斗部综合毁伤是战斗部最重要的特性,也是衡量战斗部设计优劣的重要指标之一.预制破片的速度是战斗部综合毁伤很重要的指标.针对目前战斗部爆炸破坏机理需完善和试验费用昂贵的现状,基于理论计算和数值模拟分析了战斗部的综合毁伤.本文对杀爆战斗部的静态和动态杀伤威力、毁伤概率等综合毁伤指标进行了分析,计算结果与试验测试数据较为吻合,对新产品研制、论证具有一定的参考价值.     

柱面靶板的运动对动能弹侵彻能力的影响

为了研究柱面靶板的运动对动能弹侵彻能力的影响,使用Truegrid软件建立了弹丸与具有轴向、周向运动速度柱面靶板的有限元模型,并使用LS-DYNA有限元软件对侵彻过程进行数值模拟,计算得到了动能弹质量与速度随时间变化的曲线.结果表明:动能弹侵彻能力受靶板运动的影响较大.在弹丸初速相同的条件下,静靶板被顺利穿透,动能弹质量损失率仅为30.1%;运动靶板未被穿透,动能弹质量损失率高达87.2%,但对靶板的毁伤面积大幅提升;拟合了动能弹沿x,y,z轴方向分速度的变化曲线,并分析了靶板运动的相关影响.为动能侵彻体毁伤高速目标的进一步研究提供了参考.     

新型旋进侵彻钻地弹数值模拟

为了使钻地弹的侵彻深度达到毁伤的目的,通过在弹体表面刻螺旋槽,基于TrueGrid建立了三种不同结构的弹丸有限元模型.应用LS-DYNA3D进行了数值模拟仿真,初步探讨了三种不同结构的弹丸和混凝土相互作用的规律,得到了作用过程中三种不同结构弹丸的破坏效能.结果表明:由于外表面刻螺旋槽,弹丸在侵彻过程中产生旋转力矩剪切混凝土,使侵彻效能提高了20%.研究结果可为钻地弹在增加侵彻深度效能上提供借鉴.     

钨合金杆式弹侵彻过程研究

通过对杆式穿甲弹的弹芯材料分析,用AUTODYN-3D非线性动力学仿真软件对钨金杆式弹高速侵彻钢靶板过程进行数值模拟,得到弹体剩余速度、残余弹芯长度等参数,分析弹芯"磨菇头"的成因、靶板的破坏形式及增加侵彻能力的途径,与试验结果进行对比,结果表明:两者侵彻毁伤效果基本相符。     

大型水面舰船防护水舱内爆炸的数值模拟

随着反舰武器的发展大型水面舰船舷侧多层防护结构受到更严酷的考验.反舰武器战斗部有可能进入原本设计用来阻拦爆炸破片的水舱内爆炸.针对这种情况,采用MSC.Dytran中的一般耦合计算方法对水舱和空舱内爆炸流场及其对舱壁结构造成的变形与破损进行了数值模拟与分析.     

提高杀伤战斗部威力的技术途径研究

目的　研究提高杀伤战斗部威力的技术途径． 方法　应用弹道发射枪发射不同质量与直径的钢和重金属钨破片侵彻靶板, 测定破片的着速, 并比较其侵彻性能． 结果　根据测得的破片速度及侵彻性能的试验结果, 可以确定重金属破片具有非常优越的侵彻性能． 结论　当战场上目标的防护能力加强后, 在导弹、火箭弹等战斗部上装填重金属杀伤元素可有效地提高其杀伤威力     

航母飞行甲板作业抗损能力分析

为了研究反舰武器攻击所引起的航母飞行甲板作业能力的下降程度,采用甲板板块(flight deck-plate,FP)对飞行甲板及其上的各航空保障资源进行建模,通过子母弹形式的反舰战斗部对飞行甲板的攻击进行仿真,得到各甲板资源及舰载机的毁伤数据。以单航母战斗群为算例,采用基于排队网络的架次率模型计算得到相应的出动回收能力下降情况,进而量化评估反舰战斗部对飞行甲板的损伤效应。通过计算不同数量战斗部攻击飞行甲板所造成的出动回收能力的降低,获得了飞行甲板作业能力对反舰武器攻击的敏感程度及抗损能力。结果表明:所建立的航母飞行甲板作业抗损能力分析模型具有较好的科学性和适用性,能够为飞行甲板的生命力设计提供技术支撑。     

舰炮弹丸对典型反舰导弹的毁伤分析

针对近程反导作战中小口径舰炮武器系统对反舰导弹的毁伤效果评估问题,在传统的以命中概率为毁伤评估的基础上,根据小口径舰炮对反舰导弹的毁伤机理,建立了毁伤模型。运用有限元方法,针对密集阵舰炮武器系统弹丸对典型反舰导弹战斗部系统进行了多角度侵彻毁伤仿真分析。通过与实验数据的对比表明,结果能够反映实战环境下舰炮弹丸对反舰导弹可能的毁伤效应,对有效评价小口径舰炮对反舰导弹整体的毁伤效果提供了理论参考。     

三罩式战斗部结构的设计及试验研究

为提高爆炸成形弹丸(EFP)的毁伤概率,设计一种一次爆炸产生三枚爆炸成形弹丸的战斗部,并对所设计的多枚爆炸成形弹丸(MEFP)战斗部(以下称为三罩式战斗部)进行靶场静爆试验.对三罩式战斗部进行网靶测速和对8mm厚25SiMnMo钢靶板进行侵彻试验.由试验结果知,MEFP的速度在2.0km/s左右,当靶距为8m时,得到三个近似等边三角形分布的穿孔,三角形边长约为740mm,穿孔为椭圆形,尺寸为50mm×30mm.试验结果表明,设计方案可行.     

应力三轴度和Lode角的舰用钢动态失效准则

准确获得舰用钢的失效特性是开展爆炸冲击等载荷作用下舰船毁伤评估的重要前提,应力三轴度和Lode参数是衡量材料应力状态的重要参量.为综合考虑应力状态、应变率和温度对舰用钢失效特性的影响,将考虑应力状态的MMC准则与考虑应变率、温度效应的J-C断裂准则相结合,提出了基于应力三轴度和Lode角的典型舰用金属动态失效准则,基于ABAQUS平台开发了VUMAT材料子程序,给出了动态失效准则的一般流程和实现方法.最后,通过开展一级轻气炮发射弹体侵彻2 mm厚舰用低碳钢穿甲试验,获得弹体侵彻钢板前后的速度变化,结合弹体侵彻钢板后剩余速度的比较对失效准则的有效性进行了验证.结果表明,考虑应力三轴度和Lode角的动态损伤失效准则能有效预测舰用金属材料的动态损伤失效,新模型较常用的J-C断裂准则在预测弹体剩余速度方面具有更高准确性.新准则可用于预测爆炸、冲击和侵彻等载荷作用下舰船结构爆炸破口尺寸、破坏模式、弹体剩余速度等.     

加筋板架击穿概率分析

为评估攻击武器作用下舰船结构的安全性,对战斗部冲击载荷作用下加筋板架的击穿概率进行分析.取初始撞击速度、战斗部密度、材料的弹性模量和极限强度作为随机变量,利用随机数生成程序得到50组随机变量的初始值;采用有限元程序进行仿真计算,得到战斗部击穿板架后的末速度值,并检验末速度是否服从正态分布,若不服从则利用最大熵法拟合末速度的概率密度函数;考虑战斗部撞击点和板架加强筋的相对位置关系,采用速度破坏准则,利用蒙特卡罗方法模拟得到不同入射角度的战斗部击穿单层和双层加筋板架的概率.该方法所用样本数量少,充分利用了样本信息,效率较高,具有一定实际应用价值.     

大范围着速下混凝土靶抗冲击试验研究综述

为了评估混凝土材料的抗冲击侵彻性能,基于既有的试验结果在4个冲击速度区间内围绕混凝土靶的破坏特点及若干要素对靶体行为的影响规律展开论述.总结2种主要的速度分区思路,建议综合考虑材料动力学响应特征和表观侵彻现象的4个速度区间,按照从低速到超高速的顺序展开论述:在低速区间内(撞击速度不超过40m/s)简要介绍梁、柱、板壳的破坏模式,中速区间内(撞击速度为40~1 000m/s)论述弹靶相对尺寸、粗骨料、单轴抗压强度和钢筋对混凝土厚靶侵彻效应的影响,高速区间内(撞击速度为1.0~2.0km/s)描述半流体转变速度和成坑效应,超高速区间内(撞击速度超过2km/s)描述密度效应占主导的流体侵彻行为.对未来混凝土材料侵彻效应的研究提出若干建议.     

提高杀伤战斗部威力的技术途径研究

研究提高杀伤战斗部威力的技术途径。方法应用弹道发射枪发射不同质量与直径的钢和重金属钨破片侵侵钙靶板,测定破片的着速,并比较其侵彻性能。结果根据测得的破片速度及侵彻的试验结果,可以确定重金属破片具有非常优越的侵彻性能。     

扩展有限元法在弹靶侵彻中的应用

应用扩展有限元程序对弹靶撞击和侵彻进行模拟计算,将计算结果与实验结果进行比较,验证扩展有限元方法在处理此类问题时的可靠性和优越性。通过在靶板上预置裂纹与无裂纹靶板进行数值计算比较,说明扩展有限元法能精确地计算出微小裂纹对侵彻结果的细微影响,体现出扩展有限元在处理裂纹问题时的精确性。     

钨破片侵彻性能测试与分析

本文给出钨破片对靶板极限贯穿的试验结果,并得出如下结论：球形钨破片侵彻性能优于球形钢破片侵彻性能,优势大小与靶板材料有关;钨破片形状（球形、立方块）对侵彻性能有一定影响．     

钨破片侵彻性能测试与分析

本文给出钨破片对靶板极限贯穿的试验结果，并得出如下结论：球形钨破片侵彻性能优于球形钢破片侵彻性能，优势大小与靶板材料有关；钨破片形状（球形，立方块）对侵彻性能有一定影响。     

多层介质复合防护结构侵彻性能的数值分析

针对现有多层介质复合防护结构侵彻性能数值分析方法存在的数值分析准确率较低的问题,本文提出一种基于拓扑优化模型的多层介质复合防护结构侵彻性能的数值分析方法。利用均匀化方法将多层介质复合防护结构的刚度作为目标、体积作为优化约束条件,进行微结构分析,等效描述宏观结构物理特性的变化,推导出考虑惯性载荷的准则法公式,修正迭代算子中涉及惯性载荷灵敏度的计算值,得到优化后的数值分析模型。将子弹和多层介质复合防护结构靶板作为实验材料,利用有限元软件对子弹侵彻靶板防护结构进行数值模拟,将着靶速度、子弹射靶角度、子弹头部几何形状、侵彻速度、侵彻时间、侵彻深度作为实验参数,根据这些实验参数分析侵彻速度和子弹头部几何形状对侵彻深度和侵彻时间的影响。实验结果表明:采用修正后的迭代算子能够准确测量出多层介质复合防护结构的侵彻性能,多层介质复合防护结构侵彻性能数值分析结果与实际结果一致,所得结果对防护工程设计有着极大的参考价值。     

杆条对直升机桨毂毁伤的数值模拟研究

为研究离散杆战斗部的杀伤元对直升机桨毂毁伤特性,按照能量等效原则建立了桨毂各个区域的等效模型,运用数值模拟和实验的方法分析了杆条对等效靶的侵彻过程,获得了典型入射角下的极限穿透速度,以及入射条件对极限穿透速度、靶板切口面积的影响.结果表明:杆条对桨毂的最小极限穿透速度为568m/s,在入射角超过60°时杆条会出现断裂和跳飞现象;对目前的离散杆战斗部而言,桨毂的易损区域为B区域,击中A区域的毁伤概率极小;桨毂的等效模型能够可靠用于验证杆条对桨毂的毁伤.     

尖卵形弹丸侵彻薄靶板数值模拟

为研究尖卵形弹丸侵彻薄板时弹丸的剩余速度及靶板的失效形式,运用AN-SYS/LS-DYNA动力显示分析软件对不同头部形状系数和着速的弹丸侵彻不同厚度薄板的过程进行数值模拟,得到弹丸剩余速度、靶板破坏形式、能量和过载曲线。分析结果表明弹丸的剩余速度和过载受着速影响,靶板厚度和弹丸头部形状系数减小,剩余速度增大,靶板破坏形式由单一花瓣型转变为伴随冲塞和韧性穿孔的形式.