炸高对侵彻效应影响试验和数值模拟研究

为了研究炸高因素对爆炸成型弹丸(EFP)成型性能及侵彻深度的影响,利用有限元软件LSDYNA,建立了球缺罩型聚能装药仿真计算模型。研究了十种不同炸高条件下,EFP着靶时性能参数和侵彻45#钢靶过程,并与该装药静破甲试验结果进行了对比分析。结果表明:试验与数值模拟结果较吻合,最大误差为10%,EFP装药的有利炸高与装药直径之比为3.9~4.4,最大破甲深度约为装药直径的0.92倍。     

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...     

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%。     

水下线型聚能切割器内外炸高对射流侵彻性能的影响

借助ANSYS/LS-DYNA程序,对线型聚能切割器在水下切割钢板的性能进行了数值模拟研究,并通过试验对数值模拟仿真结果进行了验证。通过数值模拟和试验对比,重点分析了水下聚能切割器空气内炸高和水外炸高对射流侵彻靶板的特性影响。数值模拟和试验结果表明:聚能槽内的水介质会阻碍射流的形成,严重影响切割性能,设置适量的空气内炸高并减小水外炸高,可以提供射流形成的空间,大幅提高射流的侵彻能力;空气内炸高越小,射流的形成越不充分,形成射流的速度和动能越小,侵彻能力越弱。     

聚能装药侵彻体对混凝土基座毁伤效应数值模拟研究

为选定混凝土基座爆破后残高低、块度小的聚能装药结构形式，采用数值模拟方法对比研究了装药量、外径和药型罩壁厚相同条件下60°、120°锥形罩和曲率半径为10.8 cm曲面罩形成的射流或爆炸成型弹丸(EFP)运动特性，及其对混凝土基座垂直侵彻过程和毁伤效应。结果表明：不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的侵彻方式不同。60°药型罩的头部射流先侵彻混凝土基座，随后杵体对孔洞进行扩大，120°药型罩的杵体与射流合并侵彻混凝土基座，而曲面药型罩主要依靠成型弹丸对混凝土基座进行冲击侵彻；混凝土基座的破碎能力与侵彻孔直径相关；孔径越大、能力越强。60°、120°和EFP药型罩侵彻孔直径分别为4.3 cm、5.2 cm和7.0 cm,在侵彻深度范围内形成的裂缝数量、宽度呈现增大趋势；混凝土基座爆破后的残留高度与横向贯通裂缝至底面之间的距离相关，而横向裂缝形成与侵彻体参数、装药量等多个因素相关。对有限尺寸的混凝土基座，大锥角药型罩的聚能装药破碎范围和程度的综合效果较佳，EFP药型罩虽然侵彻能力最弱，爆破作用后混凝土残留高度较大，但在侵彻深度范围内的破碎能力最强。研究不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的爆破效应为毁...     

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。     

间隔介质对射流侵彻间隔靶影响的数值模拟

为了研究间隔介质对聚能射流侵彻间隔靶能力的影响,运用AUTODYN软件分别对射流侵彻水和空气介质间隔靶过程进行数值模拟。主要从侵彻过程中射流形态、间隔介质形态、射流头部速度三个方面出发,对模拟结果进行分析。首先与试验结果进行对比,验证了数值模拟分析的合理性和可靠性。然后通过分析数值模拟结果,得到射流头部速度随侵彻介质距离变化的拟合公式,并得出:射流头部速度在间隔靶水介质中衰减比空气介质中高17.6%,且金属射流速度愈低,相同距离水间隔介质对射流侵彻能力的衰减效果愈明显。     

复合材质杆式射流侵彻水下目标的数值模拟

为了实现聚能战斗部对水下目标的高效毁伤,在传统聚能战斗部的基础上设计了一种采用不同材料的球缺罩与偏心亚半球形罩组合的聚能战斗部。阐述了复合材质组合式聚能战斗部的结构设计及作用原理,利用有限元软件AUTODYN数值模拟了其成型及侵彻水下靶板的过程,并与传统的偏心亚半球缺式和单一材质组合式战斗部的毁伤效果进行了对比。研究表明,复合材质组合式战斗部形成的前级杆式射流侵彻水介质过程中可以为后级杆式射流开辟无耗能通道;在相同炸高下,侵彻相同厚度的水介质与靶板后,与传统杆式射流相比,复合材质杆式射流的动能衰减率最小,剩余动能提升了28.59%。该复合材质组合式聚能战斗部可以实现对水下目标的高效毁伤。     

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。     

聚能射流侵彻的计算与模拟试验研究

对聚能射流侵蚀效果的关键影响因素进行分析,针对具体问题在既有理论基础上结合数值模拟对聚能射流进行设计,并通过模拟试验验证设计的有效性。实践证明,利用该聚能射流进行工程中靶板材料的侵彻是可行的,值得进一步推广。     

射孔弹聚能射流侵彻钢靶的数值仿真与实验分析

应用ANSYS/LS-DYNA3D显式非线性有限元软件,采用ALE多物质算法对某型石油射孔弹装药结构下聚能射流形成、侵彻钢靶过程进行了数值模拟及分析,并与实验数据作了对比。结果表明,数值仿真与实验结果均值间的穿深误差为8.31%,孔径误差为15.16%,这完全满足设计需要,为今后数值计算在射孔弹装药结构优化设计方面的应用提供了参考依据。     

占据式聚能装药射流形成的数值模拟及试验研究

为了研究空间超高速碎片云对飞行器防护结构的影响,采用AUTODYN软件对占据式聚能装药射流形成过程进行了数值模拟。运用正交分析法研究了铝质药型罩锥角、壁厚及占据体到药型罩锥顶距离对头部射流速度的影响并得到最优方案。测速试验表明,该方案能提供试验研究所需要的射流速度大于10 km/s的碎片云。     

聚能射流引爆屏蔽B炸药的数值模拟及试验

为研究?30 mm装药的聚能射流对屏蔽B炸药的冲击起爆问题,采用非线性有限元LS-DYNA程序数值模拟了聚能射流形成、侵彻及冲击引爆屏蔽B炸药作用过程,得到了射流穿过50~75 mm不同厚度屏蔽钢板的速度、直径以及侵入炸药界面的射流能量值,得到引爆B炸药的临界屏蔽板厚度,计算获得该聚能射流临界起爆速度。最后通过试验对数值计算的B炸药起爆特性进行了验证,试验结果与计算符合较好。研究证明,?30 mm装药的聚能射流对屏蔽B炸药的临界引爆屏蔽板厚度为70 mm,可用于反导战斗部毁伤目标。     

拐角型线型聚能装药爆炸成形及侵彻钢靶的实验与数值模拟研究

运用ANSYS/LS-DYNA3D程序的三维多物质ALE算法,对拐角型线型聚能装药在爆炸载荷下成型及侵彻金属靶的全过程进行了数值模拟研究,计算结果与实验结果比较吻合.这种连贯性的模拟能力避免了数值计算中对射流的许多人为假定.计算和试验结果表明,随着切割器连接拐角度数的减小,金属射流成形越加困难且侵彻能力也随之降低,此研究对拓宽线型聚能切割器的应用领域有积极作用.     

线性聚能装药结构的数值仿真优化

以药型罩开口50 mm为例,利用LS—DYNA对线性聚能装药侵彻钢板的性能进行了数值模拟,通过对装药结构多次正交优化,得到的最终设计方案为三锥形外锥的药型罩,并得到了对应的装药结构,使数值仿真的侵彻过程中射流没有拉断现象,侵彻效果超过了药型罩母线长度的2倍以上(药型罩开口的1.5倍以上)。     

线型聚能切割器水下切割钢板性能的数值模拟研究

借助ANSYS/LS-DYNA软件对线型聚能切割器水下切割钢板性能的影响因素进行了数值模拟研究。重点分析了水介质、有无药型罩和带有空气槽对射流侵彻靶板的特性影响。结果表明:聚能槽内的水介质会阻碍射流的形成,严重影响切割性能;带有空气槽的切割器可以提供射流形成的空间,大幅提高射流的侵彻能力;通过对无药型罩切割器水下切割钢板的数值计算,得到的钢板侵彻深度可达15.3 mm,相比有药型罩时,无药型罩的切割深度有了很大提高,侵彻深度大约是有药型罩的3倍,接近空气中线型聚能切割器对钢板的切割深度17.2 mm。     

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%。