柱锥结合罩射流成型过程数值模拟研究

为了更好地研究柱锥结合罩的成型机理,建立了带壳体柱锥结合罩战斗部仿真计算模型;得出了射流头部速度与射流最大速度变化规律;并分析了时程曲线的变化趋势以及产生这种变化的原因.针对柱锥结合罩结构的特殊性,合理的选用材料模型及单元算法等参数,运用LS-DYNA 3D对射流的形成进行了数值模拟.研究结果表明:柱锥结合罩在压垮过程...     

隔板宽度对线型聚能射流成形特性影响数值模拟

为研究隔板宽度对线型聚能射流成形的影响,利用惠更斯原理,对隔板宽度对爆轰波形及射流速度的影响进行理论分析,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对六种隔板宽度下线型聚能射流成形过程进行数值模拟。结果表明:当隔板宽度相对值(隔板宽度与药型罩宽度比D/d)在0.6~0.8时,线型聚能装药成形聚能射流特征参数受隔板宽度变化影响较大,根据目标的特性,优化选择合适的装药结构可以显著提高聚能射流的终点毁伤效应;相对于无隔板条件下成形的线型聚能射流,当隔板宽度相对值达到0.9时,线型聚能射流速度为4640 m/s,提高了22.3%。     

线性变壁厚药型罩形成射流的数值模拟

采用有限元程序对顶部薄、底部厚的变壁厚药型罩爆破形成聚能射流的过程进行二维仿真模拟。以罩壁的变化率为特征,讨论了线性变化率为0.78%-7.83%的8种药型罩爆破形成射流的形态和射流形态参数的变化,并与等壁厚药型罩爆破形成的射流进行了对比。结果表明,罩壁的变化率对射流的形状、长度和断裂时间均有较明显的影响;对于本文所采用的装药结构而言,变化率在2%左右的线性变壁厚药型罩爆破效果最佳,并优于同等装药条件下线性等壁厚药型罩的爆破效果。     

线性变壁厚药型罩形成射流的数值模拟

采用有限元程序对顶部薄、底部厚的变壁厚药型罩爆破形成聚能射流的过程进行二维仿真模拟。以罩壁的变化率为特征,讨论了线性变化率为0.78%-7.83%的8种药型罩爆破形成射流的形态和射流形态参数的变化,并与等壁厚药型罩爆破形成的射流进行了对比。结果表明,罩壁的变化率对射流的形状、长度和断裂时间均有较明显的影响;对于本文所采用的装药结构而言,变化率在2%左右的线性变壁厚药型罩爆破效果最佳,并优于同等装药条件下线性等壁厚药型罩的爆破效果。     

椭圆形罩线型聚能装药射流成型过程数值模拟研究

为了获得椭圆形罩线型聚能装药射流成型的特点和规律,采用数值模拟的方法对其进行研究。运用正交设计方法和ANSYS/LS-DYNA软件得到了较优的试验方案和射流成型的数值模拟过程,以及射流成型过程的特点、3个典型时刻沿对称面射流速度梯度、射流最大速度和杵体最小速度随时间变化关系。结果表明,相对于常见的楔形罩LSC,椭圆形罩LSC形成的射流较长且均匀,质量相对较大,速度也较高;形成的杵体速度梯度小,横断面外形近似为椭圆形,质量相对较小且集中;射流最小速度位于两翼处而非杵体上。     

半正方形罩线型切割器的数值模拟研究

半正方形药型罩也可以看作两个楔角90°楔形药型罩相对排列在一起而演化出的一种线型聚能装药结构。应用LS-DYNA非线性有限元软件完成了爆炸载荷下半正方形罩线性切割器形成射流过程的数值模拟。结果表明,半正方形罩线性切割器能形成一股片状扇形聚能射流;半正方形罩线型切割器形成射流存在一个初始射流二次汇聚的过程,二次汇聚形成的射流速度比一次汇聚射流速度提高了33%以上;半正方形罩线型切割器形成射流速度要明显高于普通线型切割器;随药型罩厚度的增加,半正方形罩线型切割器形成射流速度降低。     

辅助药型罩尺寸大小对半球形药型罩射流成型影响的数值模拟

为研究辅助药型罩尺寸对半球形药型罩射流成型的影响,采用数值模拟的方法对加装辅助药型罩结构的半球形药型罩射流形成性能进行了研究。结果表明：加装辅助药型罩后半球形药型罩所形成的射流质量相较于单一半球形药型罩具有明显提高,辅助药型罩直径d=0.6D,厚度h=0.1D时所形成的射流综合性能与其他方案相比较好,采用该方案与单一半球形药型罩进行半无限钢靶的侵彻对比,侵彻深度提高了76.8%。     

柱-锥结合线型药型罩射流特性的数值模拟

为了提升线型聚能装药的切割能力,在锥形线型药型罩的基础上设计了一种新型柱-锥结合线型药型罩,并采用数值模拟软件ANSYS/ls-dyna对柱-锥结合线型药型罩、圆弧顶线型药型罩、锥形线型药型罩射流的形成及切割45号钢板的过程进行了数值模拟,通过对比3种结构药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸断裂时间、对45号钢板的切割能力来确定设计方案的可行性。研究表明:柱-锥结合线型药型罩形成射流的头部速度最高,相对锥形线型药型罩提高了约12.6%,相对圆弧顶线型药型罩提高了约5.4%;而且柱-锥结合线型药型罩形成的射流拉伸性能较好,能量更高,对45号钢板的切割能力最强,相对圆弧顶线型药型罩提升了约26.7%,相对锥形线型药型罩提升了约58.8%。     

双层药型罩射流形成的仿真研究

分析了聚能装药外罩对内罩的加速作用,用非线性动力学软件AUTODYN模拟射流的形成,找到形成射流和杵体的几何材料分界,以在药型罩分界线两侧分别设计2种不同金属材料.比较不同药型罩组合射流伸长到2CD(2倍炸高)时射流的连续性和头部速度,发现当内外层材料密度相当时,射流连续性变化不大;当外罩比内罩的声阻抗小时,射流头部速...     

端面效应对椭圆罩线型切割器射流成型的影响

为了研究端面效应和装药长度对椭圆形罩线型聚能装药射流成型性能的影响特点和规律,运用ANSYS/LS-DYNA对方案进行了三维数值模拟,获得了不同时刻射流的成型图片。结果分析表明:端面效应使得装药形成的射流质量和速度均有一定程度的下降;在装药长度不同的条件下,端面效应对射流成型的影响也不同;当装药长度小于20 mm时,基本不能形成射流;当装药长度大于20 mm小于80 mm时,对于某一装药长度,形成的射流最大速度逐渐增大至某一固定水平,装药长度范围内可以形成比较稳定的射流。为了尽量降低端面效应对射流成型的不利影响,装药长度需要大于80 mm。研究成果可以为线型聚能装药射流成型的理论研究和装药结构的选择提供参考。     

双锥药型罩结构参数对聚能射流的影响

为探究双锥药型罩结构参数对聚能射流速度的影响,采用数值仿真模拟双锥型药型罩形成射流的过程。结果表明:双锥药型罩较单锥结构形成的有效射流更加密集,且形成射流的头部最大速度及射流平均速度均大于单锥药型罩。通过因素影响分析结果可知,大、小锥罩角度的变化对射流头部速度影响均显著,且大、小锥罩角度差距越大,形成射流的平均速度越大,同时还能保持较高的射流头部速度。双锥罩罩顶距壳体起爆点距离越小,形成的射流头部最大速度越大,且侵彻深度越深;距起爆点越远,形成射流的平均速度越大,侵彻扩孔能力越强。     

聚能射流引爆带壳装药数值计算分析

为了分析聚能灭雷装药中的聚能射流速度引爆带壳装药的能力,应用有限元数值计算方法,以金属杆撞击起爆带壳装药模型,模拟聚能装药金属射流引爆带壳装药,分析不同直径金属杆以不同初速的初始条件侵彻不同厚度靶板,引爆带壳装药,并与held理论进行了比较。通过大量的数值计算,得到了不同直径金属杆引爆带壳装药的射流极限速度。分析结果表明,金属杆直径越小,held判据的k值越大,即引爆带壳装药需要的射流速度越大;held判据的k值越小,即引爆带壳装药需要的射流速度越小。所以,要保证射流在具有一定直径的前提下,并提高射流的速度,以达到起爆装药的目的。     

平顶药型罩聚能射流形成过程研究

ANSYS/LS-DYNA对平顶药型罩的射流形成过程进行数值模拟,结果表明,在顶点起爆条件下,平顶药型罩的平顶中心首先下凹并拉动药型罩边壁向内汇聚,使得存在夹角的平顶与边壁整体构成环形线性聚能罩,此聚能罩在炸药爆轰作用下产生一级射流,一级射流彼此作用继而产生更高速度的二级射流。分析认为其机理是二级药型罩成型假说,尝试探索研究多级射流领域,并为提高射流速度提供一种新思路。     

平顶药型罩聚能射流形成过程研究

ANSYS/LS-DYNA对平顶药型罩的射流形成过程进行数值模拟,结果表明,在顶点起爆条件下,平顶药型罩的平顶中心首先下凹并拉动药型罩边壁向内汇聚,使得存在夹角的平顶与边壁整体构成环形线性聚能罩,此聚能罩在炸药爆轰作用下产生一级射流,一级射流彼此作用继而产生更高速度的二级射流。分析认为其机理是二级药型罩成型假说,尝试探索研究多级射流领域,并为提高射流速度提供一种新思路。     

截顶辅助药型罩对椭球罩射流成型影响研究

为了研究截顶辅助药型罩的结构参数对椭球罩射流成型及侵彻性能的影响,运用仿真软件Autodyn-2D的Euler算法对其有限元模型进行数值模拟计算.结果表明:当辅助药型罩高度为2.5mm,直径为15mm时,截顶椭球罩形成的杆式射流具有最优的形态及侵彻性能,使用优化后的辅助药型罩结构侵彻混凝土靶板时,头部速度提升23.9％...     

粉末药型罩聚能射流形成过程中温度分布及影响分析

根据石油射孔弹的实际结构和几何尺寸,运用ANSYS/LS-DYNA-2D非线性动力学有限元分析软件,采用瞬态非线性的热耦合计算方式,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成过程中典型瞬态的温度场进行描述和分析;对多孔药型罩聚能射流的最高温度-时间曲线进行研究,并对射流自身是否产生熔化进行判断;对比了多孔药型罩与密实药型罩聚能射流轴线和外表面温度。结果表明:聚能射流轴线温度高,由轴线向外表面逐渐降低,最高温度先增大,11μs增到最大1 743K后减小,最后几乎不变,约为1 378K,多孔药型罩比密实药型罩聚能射流的温度高,延伸性能和稳定性能更好。     

粉末药型罩聚能射流形成过程中温度分布及影响分析

根据石油射孔弹的实际结构和几何尺寸,运用ANSYS/LS-DYNA-2D非线性动力学有限元分析软件,采用瞬态非线性的热耦合计算方式,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成过程中典型瞬态的温度场进行描述和分析;对多孔药型罩聚能射流的最高温度-时间曲线进行研究,并对射流自身是否产生熔化进行判断;对比了多孔药型罩与密实药型罩聚能射流轴线和外表面温度。结果表明:聚能射流轴线温度高,由轴线向外表面逐渐降低,最高温度先增大,11μs增到最大1 743K后减小,最后几乎不变,约为1 378K,多孔药型罩比密实药型罩聚能射流的温度高,延伸性能和稳定性能更好。     

铝铜厚度比对复合药型罩侵彻能力影响的计算研究

为了将复合聚能罩从兵工领域引入到民用爆破工程,基于工业用火工品特点,研究了材料廉价易得、制作工艺简单的定厚度比铝铜双层复合药型罩。制作时,在炸药与铜罩(内层罩)之间配置一层阻抗低于铜的铝罩(外层罩),便能提高炸药能量利用率。通过数值模拟计算了不同铝铜厚度比射流的侵彻过程,发现射流头部速度随铝铜厚度比提升而增加,而侵彻深度随铝铜厚度比的增加呈先增后降的趋势,铝铜厚度比为3时获得最佳侵彻深度。铝铜厚度比小于5时,侵彻孔径变化较小。