模拟破片杀伤战斗部空爆冲击波与高速破片群联合作用的等效试验方法

破片杀伤战斗部空爆冲击波与高速破片群联合毁伤作用下目标结构的毁伤特性、防护效能等是当前防护领域的热点和难点,但目前的试验研究手段和方法存在不足,为此,提出采用等效缩比战斗部(其原理为炸药爆炸驱动预制破片分散)来模拟破片杀伤战斗部,可作为进行空爆冲击波与高速破片群对防护结构的联合毁伤作用的实验方法。在确定防御目标战斗部、防御目标弹丸和几何缩尺比的基础上,根据爆炸力学相关经验公式,提出了求解等效缩比战斗部的装药和预制破片的相关参数的等效计算方法。该等效试验方法考虑了多破片侵彻的增强效应以及与爆炸冲击波的联合毁伤增强效应,且等效计算方法参数较少、简单实用。     

破片和冲击波对相控阵雷达天线罩的复合毁伤研究

研究相控阵雷达天线罩在破片与冲击波联合作用下的复合毁伤效应规律。利用非线性显式动力学程序AUTODYN,建立了密度为100个/m2的钨破片侵彻相控阵雷达天线罩等效靶板的有限元模型,并在模型中采用Analytical blast方法模拟爆炸冲击波对目标结构的球面加载方式。考察了破片先于冲击波到达目标结构对天线罩等效靶板的复合毁伤,分别对靶板的破片侵彻和预先打孔的两种不同毁伤方式进行仿真计算,并与试验结果进行了比较。结果表明:数值模拟中单个破片侵彻靶板的穿孔口径与比试验值大2 mm;数值模拟中复合毁伤时破片侵彻比预制孔靶板的有效应变大0.175,天线罩整体毁伤程度更为显著,接近试验结果。该模型为破片和冲击波联合作用下对目标结构的复合毁伤仿真计算研究提供了一种新方法。     

爆炸冲击波与高速破片对夹层结构的联合毁伤效应试验研究

为探讨爆炸冲击波和高速破片联合作用对夹层结构的毁伤机理,进行了钢-玻璃钢-钢夹层结构空中近爆模型试验,分析了结构变形破坏模式及冲击波与高速破片的联合毁伤机制。结果表明,爆炸冲击波和高速破片联合作用下,结构的毁伤程度远大于冲击波的单独作用。爆炸冲击波单独作用时,夹层结构前、后面板均产生褶皱变形,玻璃钢夹芯板则以大面积分层破坏和纤维层的脱落为主。而在爆炸冲击波和高速破片联合作用下,前面板以反向大变形和中部穿甲大破口为主,后面板以大变形和花瓣开裂为主,玻璃钢夹芯板则产生了较大的穿甲破口和分层破坏。爆炸冲击波能量主要通过前、后面板的塑性大变形和玻璃钢夹芯板的分层破坏吸收。高速破片的动能则主要通过前、后面板的剪切破坏、玻璃钢板的分层破坏和纤维层的拉伸断裂吸收。     

基于效应靶法评价爆炸冲击波毁伤的数值仿真

为反映爆炸冲击波对目标结构破坏程度的总体毁伤评价,建立了基于效应靶评价爆炸冲击波毁伤的方法.应用有限元动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,对效应靶在爆炸冲击波下的变形响应进行数值模拟研究,得到了挠度分别与炸距及TNT当量的函数关系,结合冲击波能量谱发现了自振频率对效应靶毁伤的影响,研究成果为战斗部爆炸冲击波的毁伤评价提供了依据和参考.     

爆炸冲击波与破片对RC桥的耦合毁伤研究

对地导弹成为现代桥梁的重要威胁,其战斗部对桥梁的毁伤作用包括爆炸冲击波和破片群两个方面。研究了导弹战斗部爆炸特性,采用SPH-FEM方法实现了导弹战斗部爆炸、爆炸冲击波与破片耦合毁伤RC桥的全过程仿真,分析了耦合毁伤机理,对比了不同配筋率、爆炸高度等因素对桥梁耦合毁伤效果的影响。得到了以下结论:爆炸冲击波与破片耦合作用明显,耦合作用大于单独作用之和;配筋率影响吸能模式,随着配筋率的提高,桥梁吸能模式发生改变;爆炸高度影响毁伤分布明显,对"破片场"分布也有影响。     

爆炸冲击波和高速破片载荷的复合作用特性及判据研究

为探讨爆炸冲击波和高速破片对固支方板的复合作用特性,设计端部预制破片的TNT近爆试验。分析了大尺度薄板在不同载荷情况作用下的毁伤形貌,根据试验结果提出了结合载荷强度和作用时间来判定是否发生复合作用的判据。结果表明:在近距离爆炸时,平板在载荷复合作用下整体发生大挠曲变形,局部受高速破群作用发生密集的侵彻穿孔,两种载荷具有很强的复合毁伤能力;当距离增大后冲击波的毁伤能力极大减弱,达到一定范围距离后,破片成为防护结构的主要设计载荷,可以忽略复合作用;通过判据可以比较合理地判断出结构在某一爆距下,冲击波和高速破片两种载荷是否发生复合作用,并可以计算需要考虑复合作用的区间。     

温压弹药综合毁伤效果评估模型研究

为了评估温压弹对爆炸场内目标的综合毁伤效果,通过对冲击波、热辐射、破片及窒息等单项毁伤效应的分析,建立了温压弹综合毁伤效果评估模型,并将毁伤效应转化为经济损失。以70 kg量级的温压弹为例,分析了综合毁伤效果评估模型的应用。结果表明:破片毁伤是温压弹战斗部爆炸毁伤区域内最严重的毁伤方式,其次是冲击波毁伤和热辐射毁伤;在已知爆炸作用范围内的人员密度、建筑物和设备资产密度的前提下,可根据建立的毁伤评估模型获得目标被毁伤的总经济损失。     

装配式组合防爆墙抗高速破片侵彻性能研究

为研究一种新型的装配式双层钢板组合防爆墙结构的破坏分级指标,依据CONWEP程序计算所得的不同恐怖爆炸威胁等级下破片的特征参数,采用LS-DYNA软件,对组合防爆墙及等厚混凝土结构抗单破片及多破片高速法向撞击时的侵彻性能进行对比研究,分析了破片在防爆墙中的侵彻过程,得到了4种类型破片法向撞击下两种防爆墙的破坏特征以及破片侵彻深度、速度、加速度等特性参数的变化规律.分析表明,组合防爆墙抗破片侵彻性能明显优于混凝土结构,在研究结构破坏分级指标时须考虑多破片的破坏效应.     

榴弹攻击下铝质结构抗爆能力的数值评估

在静爆试验的基础上，结合有限元数值方法对小口径（30mm）燃烧榴弹舷侧接触爆炸攻击下铝质艇体结构的毁伤进行评估，着重分析了铝质艇体结构在小口径武器攻击下，弹体的攻击角度、弹体的初始侵彻速度以及爆炸产物等对艇体结构破损和毁伤范围的影响以及榴弹爆炸的破片效应．     

外接触爆炸荷载作用下大口径钢管变形与破坏效应的数值模拟

摘 要：基于动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian耦合方法,对大口径钢管在凝聚态炸药外接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行数值模拟,描述了管道的变形情况、破坏过程以及管道内部应力的发展过程,分析了炸药质量、管道壁厚等因素对钢管破坏效应的影响。并在相同的条件下进行了实验研究,计算结果与实验数据具有较好的一致性。研究表明,小质量炸药爆炸后在装药与钢管接触处产生凹坑、鼓包及层裂等破坏效应;而较大质量炸药爆炸后在其爆破部位发生剪切破坏产生类似弹丸的破片,破片具有较大的动能,能够击穿另一侧管壁。研究结果可应用于管道结构在接触爆炸作用下的毁伤或防护方面的预测,从而为管道的安全防护设计提供理论依据。     

高能炸药毁伤威力数值仿真实验研究

采用AUTODYN分别对2.0 kg球体裸装药TNT、H6、AL/AP-HE和PBX90104种常用爆炸材料建立数值仿真模型,对爆炸冲击波及热毁伤效应进行仿真分析,并对冲击波超压峰值和温度场温度进行对比分析.结果表明:不同爆炸材料爆炸产生的毁伤效应存在很大差别,在同等装药质量下,4种爆炸材料冲击波超压峰值PBX9010...     

军用防弹防爆方舱主要材料与结构

目的提高军用方舱的防护性能,满足机动作战、立体攻防的总体要求。方法分析军用方舱在现代战争中面临的主要威胁,并对防爆防弹方舱的主要防护材料及防护结构进行对比研究。结论研制成本低、强度高、质量轻、体积小的高性能纤维复合材料和新结构是军用防爆防弹方舱的发展方向。     

氧化剂对炸药水中爆炸能量输出结构的影响

为了研究氧化剂对炸药爆炸能量输出结构的影响,采用水中爆炸试验方法研究了高氯酸铵(AP)对炸药水中爆炸冲击波的影响。试验结果表明,在炸药中添加AP,可以调整炸药爆炸能量输出结构,降低炸药水中爆炸冲击波的压力衰减速度,提高炸药水中爆炸冲击波冲量。通过等质量替换试验发现,AP在试验所用的炸药体系中释放的能量高于黑索今(RDX),试验结果可为炸药配方精细化设计及水中兵器毁伤设计提供指导。     

岩石动载损伤模型研究

在分析现有脆性材料爆炸和冲击损伤模型的基础上,根据冲击试验及声波理论,用能量法构造了岩石动载损伤模型．     

PVDF传感器在爆炸近区超压测量中的应用研究

凝聚相炸药爆炸产生强冲击波、电磁脉冲和光热效应,爆炸近区测试环境非常复杂,常规压阻式硅压力传感器难于满足测试要求。为准确测量装药近区爆炸参数给工程防护结构的爆炸毁伤评估提供参考依据,基于PVDF压电薄膜制作压力传感器,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）对自制传感器进行标定;进行TNT化爆试验对自制PVDF传感器测试效果进行考核,并提取试验结果与AutoDyn软件计算结果进行比较。对比表明,测量值与计算值偏差小于10%,爆炸近区超压的试验测量可采用防干扰处理后的PVDF压电传感器解决。     

柱锥体环形切割器壳体飞散仿真研究

为研究串联战斗部前级装药对后级随进战斗部的影响,验证在现有导弹战斗部前端加装环形聚能装药的可行性,利用ANSYS/LS-DYNA软件进行了柱锥体环形切割器壳体飞散的数值仿真,得到了在其后级随进战斗部之前的空气域中的飞散路径,获得了这部分空气域内的爆炸响应冲击波的时间-压力历程。仿真结果表明,柱锥体环形切割器壳体破裂后,以壳体端部和壳体内侧上部对后级随进战斗部的影响为主,而内侧上部壳体受爆轰波影响形成聚能侵彻体对后级随进战斗部的影响最大,这为串联战斗部中对后级随进战斗部的隔爆设计打下了基础。     

柱锥体环形切割器壳体飞散仿真研究

为研究串联战斗部前级装药对后级随进战斗部的影响,验证在现有导弹战斗部前端加装环形聚能装药的可行性,利用ANSYS/LS-DYNA软件进行了柱锥体环形切割器壳体飞散的数值仿真,得到了在其后级随进战斗部之前的空气域中的飞散路径,获得了这部分空气域内的爆炸响应冲击波的时间-压力历程。仿真结果表明,柱锥体环形切割器壳体破裂后,以壳体端部和壳体内侧上部对后级随进战斗部的影响为主,而内侧上部壳体受爆轰波影响形成聚能侵彻体对后级随进战斗部的影响最大,这为串联战斗部中对后级随进战斗部的隔爆设计打下了基础。     

Hybrid S2/Carbon Epoxy Composite Armours Under Blast Loads

Civil and military structures, such as helicopters, aircrafts, naval ships, tanks or buildings are susceptible to blast loads as terroristic attacks increases, therefore there is the need to design blast resistant structures. During an explosion the peak pressure produced by shock wave is much greater than the static collapse pressure. Metallic structures usually undergo large plastic deformations absorbing blast energy before reaching equilibrium. Due to their high specific properties, fibre-reinforced polymers are being considered for energy absorption applications in blast resistant armours. A deep insight into the relationship between explosion loads, composite architecture and deformation/fracture behaviour will offer the possibility to design structures with significantly enhanced energy absorption and blast resistance performance. This study presents the results of a numerical investigation aimed at understanding the performance of a hybrid composite (glass/carbon fibre) plate subjected to blast loads using commercial LS-DYNA software. In particular, the paper deals with numerical 3D simulations of damages caused by air blast waves generated by C4 charges on two fully clamped rectangular plates made of steel and hybrid (S2/Carbon) composite, respectively. A Multi Materials Arbitrary Lagrangian Eulerian (MMALE) formulation was used to simulate the shock phenomenon. For the steel plates, the Johnson-Cook material model was employed. For the composite plates both in-plane and out-of-plane failure criteria were employed. In particular, a contact tiebreak formulation with a mixed mode failure criteria was employed to simulate delamination failure. As for the steel plates the results showed that excellent correlation with the experimental data for the two blast load conditions in terms of dynamic and residual deflection for two different C4 charges. For the composite plates the numerical results showed that, as expected, a wider delamination damage was observed for the higher blast loads case. Widespread tensile matrix damage was experienced for both blast load cases, while only for 875?g blast load fiber failure damage was observed. This agrees well with the experimental data showing that the composite panel was not able to resist to the 875?g blast load.     

复合装甲中吸波层对材料防弹性能的影响

冲击波对复合装甲的破坏程度和方式受到一些因素的影响。采用吸波层来减弱冲击波对材料本身的破坏程度,初步研究了冲击波破坏装甲的形式和机理,并从防止冲击波振荡叠加的角度提出一些提高复合装甲防弹性能的措施。试验结果表明,使用吸波层使复合装甲的防弹性能有了明显的提高。