均质靶板和加筋靶板抗弹性能的数值模拟研究

以舰船结构为目标,运用 ANSYS ／LS-DYNA,用截卵形弹丸对均质靶板和加筋靶板侵彻进行数值模拟研究,分析靶板的破坏情况、弹丸的剩余速度、弹丸的变形情况以及弹道的偏转,结果表明数值模拟是可行的,并建立卵形弹丸模型采用上述的 J-C 模型对与上述同样的均质靶板和加筋靶板进行穿甲进行数值模拟,研究靶板的破坏情况、弹丸的剩余速度、弹丸变形以及弹道偏转情况,并运用理论计算公式计算弹丸的剩余速度与之相比较,证明卵形弹丸的数值模拟是正确的。     

舰舷结构与均质靶板等效关系的基本方法

按照能量等效原则,以穿靶后战斗部的剩余速度相等为基础,运用统计概率分析方法,建立了舰舷结构靶板与均质靶板之间的等效关系.在以打击舰船为目标的半穿甲战斗部穿靶能力试验中确定相应均质靶板厚度,以达到简化试验用靶板及显著减少试验次数的目的.     

舰舷结构与均质靶板的等效方法研究

用三维有限元程序作弹头撞击实际舰舷结构和等厚度均质靶板两方面诸多工况的计算结果为基础 ,分析弹速 V0 、弹着角θ、均质靶板的厚度 h或作用于舰舷不同结构区域上的弹着点等参数诸多因素对弹头穿靶能力的影响 ,根据弹道极限速度相同 ,或者相同弹头初始速度下的剩余速度相同 ,通过数值拟合 ,建立舰舷结构和均质靶板抗穿甲能力的等效关系     

弹丸对加筋板穿甲的数值模拟研究

根据舰船上加筋板壳结构在强冲击载荷作用下的变形以及破坏过程,结合加筋板受弹丸穿甲的实验研究,采用数值模拟方式,对加筋板受到弹丸攻击时,靶板破坏模式、弹丸过靶姿态以及靶板抗穿透能力等进行了研究。结果表明,筋板的存在,使得靶板强度和刚度都得到了较大提高,靶板整体结构性能以及破坏模式发生了较大变化,"一""T""十"字加筋使弹丸极限穿靶速度的提高量随筋板和弹丸的不同在35%～80%之间变化,弹丸的最大偏转角达到了35°～40°。     

厚均质靶板在抗穿甲过程中的倾角效应研究

文中针对厚均质靶板在抗穿甲过程中的倾角效应展开研究,选择29.6°/400 mm的均质靶板进行了实弹射击试验,并建立仿真模型。利用ANSYS/LS-DYNA有限元对不同倾角条件下的均质靶板抗穿甲过程进行了数值模拟,得出垂直穿深相同条件下,均质靶板的倾角效应在抗穿甲过程中的影响。这些结论对指导今后武器装备试验具有实际意义。     

弹丸侵彻双层不同材质靶板的数值模拟

为加强装甲目标的防护能力及提高靶板的抗侵彻性能,对弹丸侵彻双层不同材质靶板进行数值模拟。建 立弹丸侵彻靶板的几何和仿真模型,采用ANSYS/LS-DYNA 软件,比较了3 种不同材料靶板的抗侵彻能力,对不 同材质的双层有、无间隔靶板组合的抗侵彻性能进行数值模拟,并对比了靶板排列顺序不同对靶板组合抗侵彻性能 的影响。模拟结果表明：双层不同材质的靶板组合的抗侵彻能力与两层靶板的材质和排列方式有关,双层间隔靶板 组合比双层无间隔靶板组合的抗侵彻性能更好。     

空爆载荷作用下带孔加筋板架破坏模式研究

针对带孔加筋板架在爆炸冲击波作用下的破坏模式进行模型试验,分析带孔加筋板架的破坏模式,认为板架结构中由于前驱爆炸破片作用产生的小型穿孔对板架的抗爆能力影响不大,板架构件与板连接处变形不协调引起的弯曲应力及该部位的应力集中是导致板架破坏的主要原因。通过试验和数值计算研究比较不同穿孔尺寸对板架抗毁伤能力的影响,数值计算结果与试验结果吻合较好。     

基于板厚补偿的921A钢与Q345钢靶板在截卵形弹体侵彻下的等效方法

对于弹体侵彻舰船靶标试验,由于船用特种钢材较为昂贵,试验成本过高,开展普通船用钢材替代船用特种钢材的等效性研究。为确定不同材料靶板之间的等效关系,基于剩余速度相等原则,采用量纲分析及补偿模型的方法,提出基于补偿模型的材料等效工程化设计公式。该公式中等效板厚与原型板厚之比和等效板屈服强度与原型板屈服强度之比要满足幂指数关系,而幂指数系数要通过实验或仿真方法确定。运用有限元分析软件LS-DYNA对截卵形弹体垂直侵彻921A钢 和Q345钢均质靶板过程进行数值仿真,结果表明计算结果与实验结果吻合较好,验证了数值仿真方法的正确性。通过对数值仿真计算得到的等效板厚拟合,提出两种材料靶板等效板厚与动态屈服强度之间的经验公式,并验证了补偿模型公式的有效性。为舰船靶标侵彻实验的等效靶设计提供了理论依据和数据参考。     

聚能战斗部在防空反导中的毁伤效能研究

为研究聚能战斗部在防空反导中的毁伤效能,介绍等效靶板论证与装药结构设计,给出数值计算方案,并通过AUTODYN软件对3种典型聚能侵彻体以不同角度侵彻等效运动靶板进行数值模拟.结果表明:聚能侵彻体和等效靶板的相对运动影响毁伤效能,存在开坑体积逆向叠加效应,同时聚能射流较易受等效靶板扰动,杆式射流毁伤效果更优,爆炸成型弹丸开口直径更大但穿深不足.     

杆式动能体侵彻移动靶板数值仿真研究

为研究不同速度的杆式动能体以不同攻角、不同着角对不同移动速度的靶板侵彻毁伤效果,运用ABAQUS软件对侵彻过程进行数值模拟,仿真得到不同初速的动能体以不同攻角、不同着角侵彻不同速度移动靶板后的速度、偏转角、扭转角、剩余质量及对靶板的毁伤面积。结果表明:就穿甲能力而言,攻角在60°左右最好;就毁伤效应而言,在一定的速度下应是攻角越小或者越大越好;相对于正穿靶,动能体以一定着角斜穿靶其毁伤效果大幅下降。     

穿甲过程中薄靶等效关系研究

研究了斜置-垂直靶板在抗穿甲过程中的等效关系,建立了穿甲弹对垂直及斜置薄靶板射击的模型,利用Autodyn软件对侵彻深度进行了数值模拟,并通过实弹射击加以验证,证明了数值模拟的正确性;最后得出薄靶板在抗穿甲过程中,斜置-垂直靶板不能简单的进行等效,并给出了靶板进行等效的定性关系。     

靶板厚度对12.7 mm穿燃弹剩余速度和断裂特性的影响

为了获得12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi钢板的剩余速度和断裂特性,开展了12.7 mm穿燃弹侵彻不同厚度30CrMnSi靶板的试验研究,分别利用激光测速和测速靶测量了弹心穿靶前后的速度,通过改变靶厚获得了12.7mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的极限穿深。然后使用LS-DYNA动力学软件,利用FEM网格与SPH粒子相结合的数值模拟方法对12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi靶板的过程进行了仿真计算。最后利用穿甲力学理论对穿燃弹的侵彻深度、剩余速度和不同厚度靶板的弹道极限进行了理论计算。结果表明：弹心剩余长度随着靶板厚度的增加而增加,弹心的侵蚀区域由弹身部位逐渐向弹尾移动,弹性区域逐渐扩大,并且随着靶板厚度的增加,靶板的弹道极限也随之增加,弹心侵彻靶板后的剩余速度逐渐降低,根据理论计算,12.7 mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的理论侵彻深度约为27.7 mm,与试验结果相符。     

多层加筋靶板的侵彻模型与等效方法

研究半穿甲战斗部对多层加筋靶板的侵彻,将侵彻过程分为2个主要阶段：冲塞过程和花瓣型扩孔过程,在此基础上提出了该侵彻的力学模型以及加筋靶板的等效方法．利用该模型和相应的等效方法所得结果与试验以及数值仿真结果进行了比较,表明3者具有较好的一致性．     

钨合金破片高速穿甲工程计算方法探讨

为研究德马耳公式对合金破片穿甲性能的适用范围,采用该公式对钨合金球形破片在不同靶板厚度下的极限穿靶速度进行理论预测,采用数值模拟及靶试考核的方式对其验证。结果表明:由德马耳公式计算得出的极限穿靶速度,在靶板厚度为15 mm时,与数值模拟和靶试考核的结果一致;而靶板厚度为20 mm时不能侵彻靶板,与数值模拟和靶试考核结果差异较大。由此得出,德马耳公式适用于低速和高速下极限穿靶速度的预测,而对于超速穿甲具有一定的局限性。     

陶瓷/金属复合靶板抗弹性能数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元分析软件对陶瓷/钢复合靶板和陶瓷/铝合金复合靶板抗7.62mm穿甲子弹性能进行了研究。基于试验和数值模拟结果,在靶板面密度相同和靶板配置相同（厚度相同）时,分别研究2种靶板抗弹性能的差异;陶瓷面板厚度、金属背板厚度及陶瓷面板和金属背板厚度对2种靶板抗弹性能的影响,得出2种靶板的最优厚度比范围。     

铝合金板抗枪弹倾角效应试验研究

用7.62 mm和12.7 mm穿燃弹对不同厚度的均质铝合金板进行倾角效应试验,以研究铝合金板倾角对其防护力的影响。在试验中均以弹丸在标准弹速下对后效板的残余穿深或对靶板的总穿深来作为衡量抗弹性能的指标。对这两种穿燃弹而言,小角度时,装甲防护力比0°角时低,随着倾角增大,防护力逐渐提高。     

杆式动能弹斜侵彻横向运动靶板影响因素的数值模拟

利用LS-DYNA3D有限元软件对钨合金长杆弹斜侵彻运动靶板进行了数值模拟研究,从长杆弹剩余速度和靶板破坏程度的角度分析了动能弹体斜侵彻横向运动靶板的能力。从中得出了弹体的变化规律和靶板的物理图像,结果表明:长杆弹初速度及长细比、靶板运动方向及速度、靶板的倾角对弹体的侵彻能力都有很大的影响。     

半穿甲战斗部对加筋靶板和均质靶板垂直侵彻的实验研究

文中以航母等大型舰船特有的筋板结构为目标,设计制做了缩比模拟加筋靶,同时参考国内外相关文献,设计了适合于毁伤航母的半穿甲战斗部实验弹.用实验弹对加筋靶和均质靶进行靶场垂直侵彻试验,得到了多种击靶条件的终点弹道参数和靶板毁伤破坏模式,为半穿甲战斗部对航母典型结构侵彻的机理研究提供基本的实验现象及数据,为高效毁伤大型舰船结构的半穿甲战斗部设计,提供一种技术支撑.     

长管体垂直侵彻半无限均质靶板的数值模拟

利用Johnson-Cook材料模型与Grunissen状态方程,对长管体侵彻半无限均质靶板进行了数值模拟,并与实验进行了比较.结果表明,数值模拟结果与实验结果具有较好的一致性,长管体侵彻能力和物理过程受内外径比的影响较大.     

爆炸波对靶板冲击损伤的动力有限元模拟

基于动力有限元方法,确定炸药、空气和靶板的本构模型和状态方程参数,建立了爆炸波对四边固支靶板冲击的数值模拟模型,得到了靶板的凹陷损伤变形形式.爆炸波超压、靶板塑性变形模式以及靶板中心挠度的数值模拟结果与理论计算及相关试验结果吻合较好,验证了模拟方法和模型参数的准确性.