星锥状药型罩形成射流侵彻混凝土的数值模拟

为了提高串联随进战斗部前级聚能装药结构对混凝土介质的破坏威力.文中利用LS-DYNA有限元分析软件对一种星锥状药型罩聚能装药结构形成射流侵彻混凝土靶板的过程进行数值模拟,分析了其成型过程以及对混凝土靶板的侵彻结果.通过与传统单锥状药型罩聚能装药结构形成射流侵彻混凝土靶板数值模拟结果的对比,表明由星锥状药型罩所形成的射流对混凝土靶板具有更强的破坏能力.为新型复合战斗部的前级聚能装药结构设计提供了依据.     

环形切割器药型罩方案优化设计

在反舰导弹串联战斗部前级环形切割器的设计中优选药型罩材料。通过数值模拟,对铜、钨、铁三种单质药型罩,以及一定比例的两种铜钨复合药型罩的切割效果进行分析。结果表明,五种药型罩方案均能贯穿100mm靶板。铁药型罩和铜含量较少的复合药型罩在靶板底部形成射流堆积巢,钨药型罩和铜含量较多的复合药型罩贯穿后剩余速度较低,切割时间较长。最终确定以铜作为环形切割器的药型罩材料。该结论有助于新型串联战斗部的优化设计。     

两种典型串联聚能射流的数值模拟

为了进一步提高金属射流量和破甲深度,设计了单锥和双锥药型罩相结合的两种不同结构的串联药型罩,且利用Truegrid和有限元软件LS-DYNA对两种聚能射流的形成及侵彻钢板的过程进行了数值模拟。结果表明:这两种结构均能很好的形成射流,能够有效提高射流对靶板的侵彻深度,且以双锥罩为前级的装药结构形成的射流比以单锥罩为前级的装药结构形成射流的速度要高,前者的穿孔孔径较后者要大,在相同条件下,前者对靶板的穿深较后者要深。     

杆式射流侵彻钢筋混凝土试验研究

对于破爆式串联战斗部前级装药,如何兼顾侵彻深度和开孔孔径,是此类战斗部设计的关键问题。为了研究药型罩材料密度对杆式射流侵彻性能的影响,采用偏心亚半球聚能装药结构,进行了侵彻钢筋混凝土的试验研究。以侵彻钢靶作为对比试验,验证杆式射流整体侵彻规律并进行相关标定。研究结果表明,杆式射流对混凝土开孔的孔径随着药型罩材料密度的下降而逐渐增大。与紫铜射流相比,钛合金射流在保证一定侵彻深度的条件下开孔孔径提高约20%,因此钛合金是较为理想的聚能攻坚战斗部药型罩材料。试验结果及相关数据所展现的不同密度杆式射流侵彻能力大体相同,但钢类均质材料靶板无法体现钢筋混凝土内部出现的细节问题。虽然针对装甲目标的破甲弹等武器装备的设计理论较为完善,但不能完全作为聚能战斗部设计的理论依据。     

一种双药型罩形成侵彻体的数值模拟

为研究新型聚能装药结构在串联战斗部前级的应用,运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,分别选取混凝土和钢板作为侵彻目标,模拟侵彻体成型过程,得到存在一定速度差的两段侵彻体,一种是高速无杵体直径较小的高速射流,另一种是速度低直径较大的杆式侵彻体。结果表明:当侵彻混凝土靶板时,新结构开孔孔径增大27.3%,穿透了混凝土靶板且剩余速度为2 831 m/s,而普通结构药型罩穿透时剩余速度为1 523 m/s;当侵彻钢质靶板时,新结构开孔孔径增大40%,穿透钢质靶板且后段射流形态完整,其剩余速度为1 989 m/s,普通结构则未能穿透靶板。研究结果为串联战斗部前级装药提供一种新的选择,提升了侵彻能力。     

基于BP神经网络和遗传算法的环形药型罩优化

环形聚能装药相比传统的聚能装药具有侵彻口径大的优势,为了得到可以形成稳定的环形聚能射流的最优环形药型罩结构,提出了一种将数值模拟结果与BP神经网络相结合,并通过遗传算法对环形药型罩进行优化设计的方法。首先,利用正交试验法对环形药型罩进行方案设计,得到各因素对环形聚能射流稳定性的重要程度,其次利用LS-DYNA软件进行数值模拟得到最初的样本数据,然后通过MATLAB软件拟合出神经网络训练所需的样本数据,接着将环形药型罩结构参数作为BP神经网络的输入,射流头部速度、射流横向速度、射流长度分别作为输出进行训练,同时将测试值作为适应度,最后结合遗传算法选择最优的环形药型罩结构参数。研究结果表明：影响环形聚能射流成形的主要因素是药型罩口径和锥顶角,次要因素为药型罩罩顶厚、内罩偏移量和外罩偏移量;当药型罩罩顶高为0.81 mm,药型罩口径为15.43 mm,罩顶角为61.89°,内罩偏移量为11.38%,外罩偏移量为14.36%时所形成的环形射流形态比正交实验所得环形聚能射流更好。     

不同壁厚比的双层药型罩聚能射流对靶板毁伤效应研究

对线型聚能装药的楔形药型罩,分别按不同比例(1∶1,1∶2,2∶1)沿罩壁厚方向进行切割,利用ANSYS/LS-DYNA 3D软件对各自的射流形成、拉伸、侵彻靶板的过程进行数值模拟仿真,并与完整的药型罩进行对比,研究了双层药型罩切割壁厚比变化,是否会影响药型罩的射流形成及其侵彻靶板的性能。结果表明:当对药型罩壁厚进行1∶1切割时,射流的速度梯度小,开孔直径提高了60%,侵彻威力提高约27%。研究结果可为线型装药的楔形药型罩的优化设计提供一定的参考。     

同口径破-破型串联装药战斗部的试验研究

设计了一种第一级能够形成射流的W型聚能装药，第二级采用大锥角聚能装药的串联战斗部，并且通过试验研究了该种战斗部对靶板的毁伤效果，结果表明，此战斗部的设计是合理的，可行的，可用于反多层靶目标如大型水面舰艇。     

一种组合药型罩聚能战斗部

现随着现代舰船抗爆炸冲击能力的日趋增强,必须大幅提高鱼雷战斗部威力才能有效打击敌方舰船,为此设想了一种组合药型罩聚能战斗部应用于新型鱼雷.设计了聚能战斗部的结构,分析了其作用机理,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行了数值仿真计算,得到了其侵彻单层靶板的应力云图.仿真结果表明,该组合药型罩战斗部能利用前级聚能射流为后续爆炸成型射弹(EFP)弹丸随进破坏提供运动空间,对目标的破坏效应明显强于普通聚能战斗部.该研究结果可为新型高效鱼雷战斗部设计提供参考.     

钨铜合金药型罩水介质中侵彻规律的实验研究

针对水中聚能战斗部侵彻毁伤问题,运用实验方法对比分析钨铜合金药型罩和紫铜药型罩形成的射流杆在水介质中的侵彻特性,包括射流在水中的速度衰减规律以及射流侵彻后效靶板的效果。结果表明:采用钨铜合金药型罩产生的杆式射流在水介质中能够保持较高的剩余速度,对后效靶板的毁伤能力更大。实验结果能为实际工程设计提供一定的参考价值。     

大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土介质侵彻研究

采用脉冲X光照相、威力效应实验及数值模拟方法,对两种不同形状的大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土的侵彻能力进行了研究,实验测试获得了大锥角截顶药型罩装药结构形成的爆炸成型杆式侵彻体的形状、头尾速度及对混凝土靶的侵彻参量;采用AUTODYN-2D程序对两种结构药型罩聚能装药的成形过程和侵彻过程进行了数值模拟.结果表明,相比于大锥角截顶药型罩,大锥角球缺型药型罩所形成的爆炸成型杆式侵彻体在混凝土靶中形成的孔道更能满足复合侵彻战斗部对一级侵彻的要求.     

环形射流和中心爆炸成型弹丸组合战斗部对混凝土墙的破孔特性

为解决墙体大孔径开孔问题,设计了一种可以对混凝土墙体形成较大开孔的环形射流和中心爆炸成型弹丸（EFP）组合战斗部。针对环形射流成型过程中容易发生扭曲偏斜的问题,提出了变壁厚环形药型罩,通过两个偏心圆来实现环形药型罩的变壁厚,并用偏心距来决定壁厚变化的梯度。通过数值模拟,对4种不同壁厚变化梯度的环形药型罩成型过程进行分析,研究环形射流和中心EFP组合战斗部对混凝土墙体的破孔特性,得到壁厚变化梯度对环形射流形态的影响规律,确认最优的环形药型罩结构,保证环形射流具有良好的密实度和形态的同时也具有一定的外扩角度。试验验证了组合战斗部的破孔能力,结果显示组合战斗部可以对混凝土墙体形成直径大于2.5倍装药口径的通孔。     

遭毁伤聚能战斗部射流成型行为

针对遭毁伤聚能装药射流成型行为及其终点效应问题,采用AUTODYN-3D软件研究了侵孔位置、侵孔深度和侵孔直径对射流径向速度及其侵彻能力的影响特性。结果表明:侵孔导致射流径向速度明显增大且射流偏离轴线甚至提前断裂形成碎片,严重降低了其对靶板的侵彻能力,同等条件下,侵孔直径d=0.278倍装药直径的聚能装药比完好聚能装药对靶板侵深降低了24%;射流径向偏移速度主要受侵孔位置和侵孔直径的影响,随着侵孔到药型罩顶距离的减小,射流径向速度显著增大,同时对靶板侵彻深度也越小,x=0倍装药直径时,射流径向速度达19.0 m·s~(-1);射流径向速度随侵孔直径的增大而显著增大,d=0.278倍装药直径时,射流径向速度达41.1 m·s~(-1)。     

ー种新型星锥状药型罩形成射流的数值模拟

研究一种新颖的星锥形药型罩结构，它是在楔形药型罩基础上，通过改变装药结构而演化出的一种星锥状聚能装药结构，由若干个楔形药型罩对称排列且向一端聚合而成。应用非线性有限元软件完成了爆炸载荷下星锥药型罩形成射流过程的数值模拟，结果表明，新型药型罩能够实现预期设想，形成一股凝聚射流。研究结果为新型破甲装药结构研究提供了一种新的选择，在反装甲弹药战斗部领域具有良好的应用前景。     

串联聚能射流的数值模拟与实验研究

为了有效对付各种现代装甲目标,提出一种新型聚能装药结构并探讨了其成型机理.应用有限元软件分别对其前级装药、后级装药以及双级串联聚能装药的射流侵彻过程进行了数值模拟.结果表明:该串联装药可生成两个稳定且具有高同轴度的金属射流,其穿深比单锥角药型罩至少高30%.并在此基础上进行了系列的静破甲实验,实验与数值模拟结果吻合较好, 进一步深化了聚能效应的内涵和丰富了打击目标的手段.     

药型罩网格数量对数值模拟精度的影响

为研究药型罩壁厚网格数量对某大口径破甲战斗部数值模拟可信度的影响,应用非线性动力学有限元软 件AUTODYN,对口径为140 mm 的单锥罩射流形成及侵彻1 000 mm 厚钢靶的过程进行数值模拟,并开展静破甲试 验。通过将药型罩壁厚的网格数划分为5 种方案分别计算,考察网格数对单锥罩射流形成及侵彻的影响规律。结果 表明：网格数量较少时,射流提前断裂,侵彻深度较低,且与试验差距较大;当药型罩壁厚的网格划分数为n=6、7 时,与试验结果最吻合。