内部爆炸载荷作用下建筑物动态响应的三维数值模拟

在利用三维数值模拟方法对建筑结构在内部爆炸作用下的响应问题进行了研究，得到了建筑的结构响应历史，对于典型承载结构单元进行了应变历史分析．结合建筑结构的抗震设计指标，确定出了在一定当量的爆炸载荷下典型建筑物目标的毁伤范围。     

无壳弹内弹道分段式两相流模型的数值模拟

建立了无壳弹内弹道不同燃烧阶段的一维两相流力学模型，然对无壳弹射击过程中的燃烧特点，采用分段式建模的方法，探讨了无壳弹膛内内弹道的变化规律，并进行了数值求解，数值结果和实测曲线具有较好的一致性，揭示了无壳弹内弹道循环的机理。     

不同头部形状长杆弹侵彻过程的数值模拟

采用数值模拟技术研究了4种不同头部形状长杆弹体侵彻半无限厚轧制均质装甲(RHA)靶板的过程,重点考察弹体头部结构对侵彻过程的影响。结果表明：当靶板为高强度材料时,在相同的条件下,长杆弹体的侵彻深度是由弹体材料的失效机制决定,弹体头部形状对其影响较小;但长杆弹体头部的轮廓在撞击初始阶段对靶板的破坏有一定的影响,尤其是靶板开坑截面的大小。     

爆炸载荷作用下夹层玻璃动态响应的数值模拟

为研究爆炸载荷作用下夹层玻璃的动态响应，利用有限元软件LS-DYNA对爆炸载荷作用下夹层玻璃的动态响应进行了数值模拟。通过改变外层玻璃与内层玻璃的厚度，系统地研究不同组合下夹层玻璃的动态响应规律，描述爆炸产物与结构相互作用过程，分析夹层玻璃不同部分的能量吸收效率，观察夹层玻璃的裂纹扩展过程。结果表明：玻璃厚度的改变对结构动态响应有明显影响，随着爆炸距离增加，影响程度逐渐减小；爆炸产物先于空气冲击波对玻璃的冲击有损伤破坏作用；结构外层玻璃的能量吸收效率最大，聚乙烯醇缩丁醛胶层次之，内层玻璃吸收效率最小；爆炸载荷下夹层玻璃的裂纹以环向裂纹为主，径向裂纹相对较少。     

长杆弹侵彻多层金属间隔靶板的数值模拟与实验

为了考核小型长杆弹对特定目标的打击能力,利用LS-DYNA显式有限元程序,对2种长杆弹侵彻2层金属靶板的情形进行了仿真计算,并进行了动态实验。通过分析弹着角、初速度、攻角等因素对长杆弹侵彻性能的影响,证明2种长杆弹对典型工况都具有良好的适应性,可以实现对预定靶标的有效打击。实验结果一方面验证了数值仿真结论,同时也可为子弹优化设计提供技术指导。     

长杆模拟弹内弹道强度试验与动态计算分析

研究给出长杆模拟弹内弹道发射强度实验结果与数值计算分析，结果表明，长杆弹在发射状态被拉断的直接原因是弹体材料在危险截面处的应力值达到或超过了材料的动态屈服强度。     

传爆结构对侵彻弹主装药动力响应的数值计算研究

利用ANSYS/LS-DYNA软件,数值模拟了侵彻弹打击目标时圆柱形传爆结构和半球形传爆结构对主装药尾部的动力响应过程,得出了在两种不同结构影响下主装药尾部典型位置的力学响应曲线,比较两种结构对主装药的力学影响。结果表明半球形传爆结构对主装药具有更好的力学响应特性,仿真结果为侵彻弹传爆结构的设计提供了依据。     

气体发生器支撑结构冲击响应数值仿真

了解气体发生器支撑结构的冲击环境对于其结构动态响应分析和参数设计至关重要。采用LS-DYNA程序对支撑结构冲击实验进行了数值仿真,对其材料动态性能参数进行了标定。利用实测结果,对载荷特性参数进行了数值验证计算,获得了压力峰值。对3种支撑结构在该压力载荷作用下的）中击变形特性进行了数值预测,获得了能正常工作的改进方案,为支撑结构参数设计和实际试验提供了参考依据。     

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。     

理想分段杆侵彻效能的数值模拟研究

分段体式穿甲弹侵彻效能的研究是当今国际上非常活跃的研究领域。文中采用AUTODYN－2D数值模拟软件针对撞击速度在1500－2500m/s内的理想分段杆的侵彻效应进行了系统研究，获得了分段杆的侵彻效能与分段体数目、形状、间隔、撞击速度等参数的关系。     

高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器动力学特性研究

为探究筒型电磁阻尼器在高冲击环境下的制动效果,开展了高冲击载荷作用下筒型电磁阻尼器的动力学特性研究。基于ANSYS Maxwell电磁学有限元软件建立筒型电磁阻尼器二维数值仿真模型;通过对数值模型进行计算,获得筒型电磁阻尼器在冲击载荷作用下的阻尼输出特性和动力学特性,研究分析了内筒和外筒电磁阻尼力的分布特点;重点探究了导磁筒厚度、导电筒厚度、气隙宽度以及磁靴厚度等参数对动力学特性的影响。研究结果表明:双筒型电磁阻尼器的阻尼力主要由内外导电筒提供,外导电筒占据主导部分;内外导磁筒厚度在一定范围内不会对阻尼力产生影响。     

两种算法模拟炸药撞击响应特性的对比分析

为了更有效地模拟炸药的撞击响应特性,为炸药的安全性预测提供可靠数据,采用有限元法(FEM)及FEM与光滑粒子(FEM-SPH)耦合算法分别对炸药的跌落试验及Steven试验进行了数值模拟,对各种算法的优缺点进行了讨论及对比分析。结果表明,FEM-SPH耦合算法能够更有效地模拟粘性炸药受撞后的力学响应问题,且精度更高。在跌落试验的模拟中,FEM-SPH耦合算法得到的压力及过载曲线的上升速率与实测值更接近,最大压力误差约4%,而FEM的误差为16%;在Steven试验的模拟中,FEMSPH耦合算法得到的压力时程曲线与试验值更吻合,压力积分值与试验值偏差约10.7%,而FEM的偏差为29%,炸药受撞击后的现象也与试验较相似。FEM-SPH耦合算法能够在一定程度上表现出粘性及颗粒材料在撞击加载过程中的相对滑移及流动特性,对于模拟粘性炸药在受撞击后产生大变形的问题有一定优势。     

高速射弹表面超空泡形成特性的数值计算分析

基于均质平衡多相流理论,建立了水下高速射弹超空泡形成过程的数理模型,对12.7 mm口径射弹进行了水下射击试验,验证了模型的合理性。对不同速度的76 mm射弹进行了数值模拟。结果表明:在弹丸表面,沿轴线各点依次产生空化现象,但在弹丸头部区域内各点水蒸气含量呈线性增加;在弹丸圆柱部区域,各点水蒸气含量先快速上升至0.3～0.4,随后维持平台期,再快速上升。射弹速度越快,平台期越短,超空泡形成得越快,超空泡形成时间满足指数型变化规律。在弹丸头部,空泡发展速率由快速的线性衰减阶段过渡到近似呈缓慢线性衰减的阶段。射弹速度越快,空泡发展速率越高,第一阶段中衰减得越快,衰减幅度也越大,而第二阶段中的衰减速度几乎不变。在弹丸圆柱部,空泡发展速率的变化分为快速衰减阶段与缓慢衰减阶段。射弹速度越快,空泡发展速率越高,第二阶段中衰减得也越快。弹丸表面摩擦阻力系数变化特性与弹丸圆柱部空化特性相对应。弹丸速度越快,阻力系数衰减越快,达到稳定时的值也越小;当速度高于1 100 m/s后,阻力系数达到稳定的时间几乎不变,达到稳定时的数值变化也不大。     

爆炸载荷下装甲车辆的动态响应分析

为研究装甲车辆在爆炸载荷下的动态响应,用AUTODYN软件对4340钢和橡胶构成的装甲车辆模型进行了三维模拟。计算了8701炸药不同装药量下的爆炸过程。得到了侧钢板上3个观测点的响应参数：超压、位移、加速度。分析了各观测点的动态响应规律。结果表明,离爆源位置越近或装药量越大,车辆的响应时间越早、节点振荡越激烈、振荡幅值越大、持续时间越短。     

EFP水中飞行特性及侵彻间隔靶的仿真与试验研究

针对爆炸成型弹丸(EFP)战斗部在水下弹药的应用问题,利用LS-DYNA有限元软件,仿真研究了EFP在水中的速度衰减与质量损失规律及对不同距离的间隔靶侵彻规律,并通过高速摄影试验进行了试验验证。结果表明,EFP入水后形态极不稳定,质量急剧减小甚至碎裂,随着在水中飞行距离的增加质量逐渐减少至初始质量的1/3~1/5,EFP在水中速度先以线性下降后呈指数规律衰减,且EFP飞行2.5倍装药直径距离可贯穿5 mm靶板,但是EFP飞行超过5倍装药直径时已不具有侵彻能力。     

复合材料易碎弹实验测试与仿真分析研究

基于分离式霍普金森压杆(SHPB)实验获取复合材料易碎弹及航空有机玻璃的材料动态力学参数,选择合理描述易碎弹与有机玻璃材料的本构模型;采用显示动力学分析软件LS-DYNA中的光滑粒子流体动力学(SPH)方法对易碎弹侵彻靶板全过程进行仿真分析。通过仿真分析研究易碎弹着靶速度、入射角度对弹体破碎和靶板毁伤的影响规律,对比不同工况下子弹的破碎效果及毁伤性能,分析总结相关规律。结果表明:子弹的破碎效果及毁伤性能随着入射速度的增大提高明显;相同速度下,子弹垂直入射靶板其破碎与毁伤效果均要优于倾斜入射靶板。数值模拟方法及结果为易碎弹的研制提供了一定的理论参考依据。     

爆炸载荷下岩石损伤与能量耗散的数值分析

通过与相关文献的实验结果对比,验证了数值模拟爆炸波在岩石介质中传播的可行性.借助于显式非线性动力分析有限元程序LS-DYNA,数值分析了爆炸波传播后岩石中损伤演化和能量耗散特性.数值计算结果表明,在爆炸荷载作用下,岩石可分为3个区:与炸药相邻D为1的破碎区,0＜D＜1的损伤区,D近似为0的弹性区,得出各区的范围;爆炸波输入岩石的大部分能量用于破碎岩石,弹性波携带能量占很少一部分;岩杆中能量密度峰值随距离以指数形式衰减.     

圆柱形带壳推进剂装药枪击响应特性

为研究某圆柱形带壳推进剂装药的枪击响应特性,设计了一种12.7 mm子弹撞击试验。利用高速摄影机记录带壳装药在子弹撞击下的响应过程,并测试不同距离、方位处的空气超压及壳体破片速度,同时进行带壳装药在理想爆轰条件下的数值计算,得到了带壳装药的能量释放率。一共开展了四次圆柱形带壳装药的枪击试验,前三次装药发生了爆燃反应,第四次几乎无反应。结果表明:子弹撞击位置对圆柱形带壳装药的反应和能量释放率有较大影响,当子弹垂直入射带壳装药轴线后,推进剂发生点火、冒烟、熄火和低压燃烧的时序响应,其相对能量释放率为1.146%;而当子弹撞击位置偏离轴线一定距离时,推进剂几乎无反应,其相对能量释放率仅为0.473%;推进剂的反应对壳体破片有加速效应,带壳装药发生爆燃反应时的破片速度可达428.6 m·s~(-1),而几乎无反应时的最高破片速度仅有70.1 m·s~(-1)。     

基于LS-DYNA 的弹体入水过程冲击响应仿真

针对新型破障炮弹、助飞鱼雷等入水武器装备研制需求,开展弹体入水过程的冲击响应数值模拟,对比 分析弹头形状、入水初速和入水角度对速度衰减及过载响应等产生的影响。仿真结果表明：平头弹速度衰减最快, 锥头弹次之,圆头弹衰减最慢;圆头弹过载峰值最小,其头形结构最利于水中运动的稳定;入水初速越大,速度衰 减越快,弹体所受载荷增加也越明显;圆头弹倾斜60°入水时,前期速度衰减相对较慢,后期加快,过载峰值相对较 低。该仿真可为弹体设计和入水初态选择提供理论参考。