着靶角对PELE横向效应的影响

PELE是一种基于新型作用机理的弹药,能使目标产生明显的横向效应,对靶后目标形成有效的杀伤。为研究着靶角对PELE横向效应的影响,对不同着靶角下PELE侵彻靶板的过程进行了数值分析。结果表明:着角对PELE横向效应影响显著。当着角在0～60°,随着着角的增大,破片最大径向速度增大,散布面积增大,破片数量增多,横向效应增强;当着角大于60°,随着着角的增大,PELE横向效应逐渐丧失;当着角在30～60°,PELE横向效应和后效毁伤性能最佳。     

装填材料对PELE效应的影响

对装填不同材料弹芯的横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻靶板进行了数值计算,计算结果表明弹芯装填材料对横向效应有重要影响,给出了装填材料影响PELE横向效应的关键因素,随装填材料泊松比或弹性模量的增加,破片横向速度增大.结合数值计算,对PELE侵彻靶板进行了实验验证,实验结果与计算结果吻合较好.     

壳体刻槽PELE冲击破碎数值模拟

为研究刻槽参数对横向效应侵彻弹丸(PELE)冲击破碎的影响规律,采用光滑粒子流体动力学方法,利用Johnson-Cook本构模型,引入最大主应力失效和随机失效准则,建立数值模拟模型,对PELE壳体的冲击破碎过程进行模拟,并试验验证了数值模拟模型的有效性。利用均匀设计方法确定刻槽数量、刻槽角度、刻槽深度的因素水平表和数值模拟方案,分析壳体的破碎情况。研究结果表明:该文采用的数值模拟模型能够有效模拟PELE的壳体破碎情况,壳体刻槽PELE侵彻贯穿靶板过程中,壳体的纵向断裂和破碎基本沿着刻槽位置开始,壳体破碎产生的碎片多为长条状。壳体破碎程度随刻槽数量的变化呈抛物线趋势变化,随刻槽角度的增大而减小,与刻槽数量、刻槽深度的乘积正相关。该文采用的数值模拟模型和研究方法可用于研究固体材料的冲击破碎。     

钢筋混凝土靶厚度影响PELE侵彻效果的数值分析

为研究钢筋混凝土靶厚度对横向效应弹(Penetrator with Enhanced Lateral Effect,PELE)侵彻效果的影响,采用ANSYS/LS-DYNA3D软件,对PELE侵彻破坏不同厚度的钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)靶进行了数值计算。计算结果表明:利用质量和结构都相同的PELE以800 m·s-1的速度垂直撞击混凝土靶板,PELE可最大穿透80 cm厚的靶板,在该范围内,靶板由薄变厚时,弹体破碎愈加严重,弹体剩余轴向速度逐渐降低;对靶的侵彻随靶厚的增加,靶破坏效应先增强,然后减弱;当靶厚超过80 cm时,弹体的动能全部消耗于侵彻过程中。为验证仿真结果,进行了实弹实验,实验结果也表明:对靶的侵彻随靶厚的增加,破坏效应先增强,然后减弱,35 cm厚的靶板破坏最严重;验证了模拟结果的正确性和可靠性。     

垫块结构对PELE横向效应的影响

为了研究垫块结构对PELE侵彻钢筋混凝土靶开孔尺寸的影响,在分析侵彻过程受力情况的基础上建立了工程模型,利用数值仿真和试验研究的方法分析了具有不同压力角垫块结构的PELE侵彻钢筋混凝土靶,与未添加垫块结构PELE侵彻钢筋混凝土靶进行了对比分析,工程模型对垫块压力角的计算结果与试验结果吻合较好。结果表明:垫块的压力角大小对PELE侵彻钢筋混凝土靶的横向效应影响显著,且存在最优压力角;添加垫块并且改变压力角大小可以增强PELE的横向效应;具有45°压力角的垫块结构和未添加垫块的PELE侵彻钢筋混凝土的作用机理相差较大。     

轻金属填充材料 PELE 的数值仿真研究

为了研究铝镁等轻金属作为弹芯对横向效应增强型侵彻体（PELE）的影响，采用显式非线性动力分析软件 AU-TODYN 对内装不同轻金属材料弹丸进行侵彻靶板数值模拟，获得了不同弹体对靶板的毁伤效应。结果表明：填充材料硬度越低，PELE 壳体残留越少，锂镁合金适宜作为 PELE 的填充材料。     

转速和着速对PELE横向效应的影响

采用AUTODYN-3D软件对横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻金属靶板的过程进行数值模拟。通过分析不同转速和着速下PELE弹丸的剩余速度、靶板扩孔直径、破片的质量-数量分布和破片飞散角情况,得到PELE弹丸的横向效应随转速和着速的变化规律。研究结果为PELE弹药转速和着速的设计提供参考。     

内外径比值对横向效应侵彻体的影响分析

通过研究不同内外径比值对PELE横向效应的影响,对不同内外径比情况弹丸侵彻靶板的过程进行数值仿真.结果表明:任意一种类型横向效应侵彻体,其消耗的能量随着内外径比值的增大而增大;对于一个设定的内外径比,总有一个最佳长径比值使其横向效应效果最优.     

集束钨丝壳体材料特性参数对PELE作用性能影响的数值模拟

为克服目前普遍采用的钨合金壳体横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻能力不足、靶后破片形状与数量不可控、横向毁伤效果不理想等不足,采用集束钨丝制作PELE壳体,并对其穿甲过程进行了数值模拟。与钨合金壳体PELE的作用效果进行对比,发现集束钨丝壳体PELE的侵彻能力和横向毁伤性能均优于钨合金壳体PELE;在本研究所采用PELE结构条件下,钨丝直径取0.5~1 mm、体积分数取40%~60%、粘结相选用镍铁合金时,集束钨丝壳体PELE综合毁伤能力较好。     

壳体切缝的结构参数对PELE横向效应的影响

为了研究壳体切缝结构参数(切缝的周向个数N、径向深度H和轴向长度L)对横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻钢筋混凝土靶开孔尺寸的影响,利用数值仿真方法对具有不同壳体切缝结构参数的PELE侵彻钢筋混凝土靶进行正交优化分析,通过定义横向效应贡献值对弹丸轴向动能转化为钢筋混凝土靶因壳体膨胀破坏损失的能量进行研究。结果表明,壳体切缝参数为N=8、H=5.5 mm、L=150 mm时,钢筋混凝土靶破坏的开孔尺寸最大为409 mm,横向效应贡献值最大,并且PELE的横向效应效果最佳。同时,壳体切缝结构参数对PELE横向效应的影响程度:L最大,N次之,H最小。     

横向效应增强型侵彻体对不同材料靶板的作用性能

为了研究不同材料的靶板对横向效应增强型侵彻体(Penetrator with Enhanced Lateral Effect,PELE)的影响,采用三维非线性动力学有限元程序LS-DYNA,在速度900～1300 m.s-1范围内,对一定弹体结构和材料的PELE撞击不同材料的金属薄靶进行数值仿真,并将仿真结果与实验数据进行比较,发现两者能较好的吻合。针对仿真和实验结果进行相应的理论分析发现:惯性压缩阶段是影响横向速度的关键阶段,并且横向速度随着靶板密度和体积模量的增大而提高。     

分层结构PELE侵彻多层间隔靶横向效应实验研究

为了研究不同弹丸结构和壳体材料对PELE横向效应的影响,通过实验方法,对比研究了常规结构、轴向分层结构和径向分层结构PELE(壳体材料均为钨合金)对多层间隔金属靶的毁伤效果。研究结果表明:轴向和径向分层结构PELE产生的破片数量较常规结构PELE分别提高了5.3%和84.2%,且其对第2层靶板的开孔尺寸分别提升了23%和16%,但是它们无法对后续靶板继续形成高效毁伤; 故此,将分层结构PELE的壳体材料换成钨丝/锆基非晶复合材料,做进一步实验研究。实验结果发现:钨丝/锆基非晶复合材料的分层结构PELE对第2层靶板的开孔尺寸下降约10%,但是,对第3层、第4层靶板的破坏尺寸提升分别约90%～140%和25%～30%。结果表明:钨丝/锆基非晶复合材料与分层结构PELE相结合,可提升对多层间隔靶板的高效毁伤。     

PELE侵彻复合装甲数值模拟

为了探究横向增强型侵彻体(PELE)侵彻复合装甲后的毁伤效果,采用显式非线性动力分析软件AUTODYN,对装填特氟龙(聚四氟乙烯)的侵彻膨胀弹以900 m/s着靶速度侵彻复合靶板的过程进行了数值模拟,得到PELE弹对复合靶侵彻破坏效应及相关参数。结果表明:聚碳酸酯(玻璃纤维)、聚氨酯(泡沫塑料)与凯夫拉复合装甲的结构均被PELE的横向效应所破坏;复合装甲的夹心材料不同,靶板的破坏程度也不尽相同;复合装甲能对PELE的横向效应起到一定的抑制作用,而凯夫拉材料抑制作用较好。