战斗部对舰船靶标侵彻毁伤效能研究

针对反舰战斗部侵彻毁伤效能综合评估问题,提出了基于舰船结构特征的等效靶标系统。本文通过推导得到计及攻角的战斗部斜侵彻舰船加筋板架极限速度公式,依据舰船陆地靶标系统设计方案建立了靶标系统数值计算模型。开展反舰战斗部对舰船陆地靶标系统侵彻毁伤效能评估试验,并验证了理论计算结果和数值仿真计算结果。研究表明:舰船陆地靶标系统可对战斗部侵彻剩余速度、姿态角度及弹道偏转和靶标板架毁伤模式进行综合评估,改变了以往以战斗部侵彻钢质均厚板厚度的单一评估模式,为反舰战斗部毁伤评估提供参考。     

柱面靶板的运动对动能弹侵彻能力的影响

为了研究柱面靶板的运动对动能弹侵彻能力的影响,使用Truegrid软件建立了弹丸与具有轴向、周向运动速度柱面靶板的有限元模型,并使用LS-DYNA有限元软件对侵彻过程进行数值模拟,计算得到了动能弹质量与速度随时间变化的曲线.结果表明:动能弹侵彻能力受靶板运动的影响较大.在弹丸初速相同的条件下,静靶板被顺利穿透,动能弹质量损失率仅为30.1%;运动靶板未被穿透,动能弹质量损失率高达87.2%,但对靶板的毁伤面积大幅提升;拟合了动能弹沿x,y,z轴方向分速度的变化曲线,并分析了靶板运动的相关影响.为动能侵彻体毁伤高速目标的进一步研究提供了参考.     

舰船靶标设计中的材料等效方法

对于舰船靶标侵彻,由于船用特种钢价格昂贵,国内很多试验中采用普通钢代替特种钢材,但所用等效方法难以保证毁伤的相似性。本文根据塑性动力学理论,推导了基于侵彻毁伤相似性的舰船板架结构的材料等效板厚计算公式,并且基于塑性动力学理论给出了靶标侵彻过程中塑性区范围大小和靶板最大位移的估算公式。研究表明:通过数值模拟计算验证采用此等效板厚公式设计的靶标与原型靶标在靶板毁伤模式与战斗部弹道特性的相似性,为材料等效靶标设计提供了一定的理论依据。     

航空炸弹杀爆战斗部综合毁伤分析研究

战斗部综合毁伤是战斗部最重要的特性,也是衡量战斗部设计优劣的重要指标之一.预制破片的速度是战斗部综合毁伤很重要的指标.针对目前战斗部爆炸破坏机理需完善和试验费用昂贵的现状,基于理论计算和数值模拟分析了战斗部的综合毁伤.本文对杀爆战斗部的静态和动态杀伤威力、毁伤概率等综合毁伤指标进行了分析,计算结果与试验测试数据较为吻合,对新产品研制、论证具有一定的参考价值.     

中心孔对刻槽式MEFP成型及毁伤影响的数值模拟

刻槽式MEFP战斗部在爆轰压强作用下,可形成多个具有一定质量和速度的子EFP。应用ANSYS/LS-DYNA软件,对刻槽式M EFP战斗部成型及毁伤钢靶过程进行模拟,主要研究中心孔的大小对刻槽式MEFP成型及毁伤的影响。结果表明:中心孔相对直径小于0.0323时,子EFP速度及发散角随中心孔直径增大而显著增大;中心孔相对直径大于0.0323时,子EFP速度及发散角随中心孔直径增大变化不明显;中心孔变大,子EFP长径比增大;中心孔相对直径为0.0323时,战斗部毁伤效果最好。     

三罩式战斗部结构的设计及试验研究

为提高爆炸成形弹丸(EFP)的毁伤概率,设计一种一次爆炸产生三枚爆炸成形弹丸的战斗部,并对所设计的多枚爆炸成形弹丸(MEFP)战斗部(以下称为三罩式战斗部)进行靶场静爆试验.对三罩式战斗部进行网靶测速和对8mm厚25SiMnMo钢靶板进行侵彻试验.由试验结果知,MEFP的速度在2.0km/s左右,当靶距为8m时,得到三个近似等边三角形分布的穿孔,三角形边长约为740mm,穿孔为椭圆形,尺寸为50mm×30mm.试验结果表明,设计方案可行.     

加筋板架击穿概率分析

为评估攻击武器作用下舰船结构的安全性,对战斗部冲击载荷作用下加筋板架的击穿概率进行分析.取初始撞击速度、战斗部密度、材料的弹性模量和极限强度作为随机变量,利用随机数生成程序得到50组随机变量的初始值;采用有限元程序进行仿真计算,得到战斗部击穿板架后的末速度值,并检验末速度是否服从正态分布,若不服从则利用最大熵法拟合末速度的概率密度函数;考虑战斗部撞击点和板架加强筋的相对位置关系,采用速度破坏准则,利用蒙特卡罗方法模拟得到不同入射角度的战斗部击穿单层和双层加筋板架的概率.该方法所用样本数量少,充分利用了样本信息,效率较高,具有一定实际应用价值.     

旋转战斗部侵彻多层间隔靶的终点弹道的数值模拟

针对旋转侵彻战斗部侵彻弹道性能问题,利用非线性显式动力学有限元软件LS-DYNA对旋转战斗部侵彻多层带加强筋结构靶的过程进行了模拟仿真,分析了旋转速度、着靶速度等因素对旋转战斗部侵彻过程的过靶剩余速度和弹道偏移角等侵彻弹道性能的影响.研究结果表明:与无旋战斗部相比,侵彻多层硬目标时,旋转战斗部在一定的转速范围内具有较好的侵彻弹道稳定性;旋转速度的大小和旋转方向影响侵彻弹道性能,在一定的范围内弹道稳定性与转速呈正相关;仿真结果表明着靶速度和转速之间存在某种合理的匹配关系,需进一步探寻两者之间的关系进而达到最佳侵彻效果.     

Q235钢板对平头弹抗侵彻特性研究

为分析靶体结构对其抗侵彻特性的影响,利用轻气炮进行平头杆弹正撞击单层板和等厚接触式三层板的实验,获取相关的撞击过程图片.通过撞击实验,得到这两种结构靶体的初始-剩余速度曲线以及弹道极限,撞击速度为190~450 m/s.研究靶体结构对抗侵彻特性的影响,包括靶板的失效模式和抗侵彻性能.最后,采用ABAQUS/EXPLICIT软件对杆弹撞击金属板的过程进行数值模拟研究,通过对比数值模拟和实验结果,验证了数值模拟材料模型和参数的有效性.结果表明:多层板的弹道极限高于等厚单层板,并且多层板和单层板的主要失效模式之间存在差异.对于多层板,靶板失效模式与其在靶中位置相关.     

轴向增强型战斗部对导弹目标毁伤评估的可视化仿真研究

将修正广义射击线和粒子系统二种可视化仿真技术相结合,提出了基于计算机描述的轴向增强型战斗部威力模型和基于计算机有限网格(面元)的弹目作用模型,并结合计算机可视化仿真技术和模型构建技术开发了目标毁伤可视化仿真评估平台.以该评估平台就某轴向增强型弹药对ARM导弹目标的毁伤效果进行了仿真,结果表明上述模型可以很好的描述轴向增强型战斗部威力特性,不仅可提供在非试验条件下战斗部的设计依据,而且可形象直观地给出毁伤作用过程.     

空间目标非灾难性撞击毁伤模型研究

针对空间目标在动能杀伤飞行器（kinetic kill vehicle,KKV）非灾难性撞击下的毁伤模型进行研究。对弹目撞击想定进行分析,结合NASA撞击解体判据,着眼KKV小型化发展趋势,指出广义顺轨拦截能够有效避免目标灾难性解体,减轻撞击事件对空间环境的污染;对目标易损性进行分析,基于目标功能构型建立目标毁伤树模型,以密度等效原则建立目标多层板靶等效模型;以THOR方程预估射弹侵彻效能;从部件物理毁坏和功能衰减2方面建立目标毁伤概率模型;进行仿真案例分析。算例结果表明：非灾难性撞击足以有效毁伤目标。     

铝合金毂式节点轴向拉压受力性能有限元分析

为探究空间结构体系中铝合金毂式节点受力性能,采用非线性有限元软件ABAQUS建立了25个不同尺寸的铝合金毂式节点精细化数值模型研究其受拉和受压性能,并分析了毂体槽间距、齿间距、齿宽度、齿深度等因素对节点受力性能的影响.分析结果表明:节点受拉承载力主要由毂体与杆件嵌入部分之间凹凸齿槽承担;改变主要参数,节点受拉极限状态共出现毂体凸齿弯剪破坏、毂体最内侧槽部弯剪破坏、毂体最外侧槽部弯剪破坏和毂体凸齿剪切破坏4种破坏模式;在研究范围内增大毂体槽间距和齿宽度,节点抗拉极限承载力增加71.3%和112.9%;节点受压极限状态主要为失稳破坏,主要参数的改变对其承压性能影响较小.最终给出研究范围内节点抗拉极限承载力公式和设计建议.     

预控破片战斗部成型及速度衰减的影响研究

基于LS-DYNA有限元软件对V型刻槽预控破片战斗部成型过程进行仿真模拟,利用量纲分析的方法,得到了V形槽的预控破片战斗部有效破片数量、平均速度和速度衰减计算方程。结果表明:V型槽预控破片战斗部可以形成大量的有效破片,初始速度大于1700m/s,具有良好的毁伤特性。该模型计算结果对比爆坑试验与测速试验结果,吻合度较好。所得结果为预控破片战斗部进一步的研究提供可靠的参考依据。     

非空泡螺旋桨低频线谱噪声时域预报方法

针对非空泡螺旋桨的低频线谱噪声特点和数值处理方法,用基于速度势的面元法和噪声时域预报方法进行了研究.用面元法对非均匀流场中的螺旋桨非定常压力分布进行计算,将计算得到的压力时域信号输入到噪声积分方程中,可以得到螺旋桨诱导的噪声声压,该方法直接将噪声源分布在真实的螺旋桨表面而非螺旋桨的拱弧面,对噪声源和观测点的距离没有作任何近似,并可以考虑桨毂对噪声声压的影响.通过对计算结果的比较和分析,说明在非空泡条件下,桨叶厚度、桨毂负荷和桨毂厚度引起的噪声声压非常小,对螺旋桨低频线谱噪声总声级的贡献可以忽略不计,高阶叶频声压级比一阶声压级明显要低,一阶叶频声压级在桨轴方向上最大,在桨盘面方向最小.     

不同铸造方法对船用螺旋桨毂成型质量的影响

采用ZCuAl9Fe4Ni4M n2铝青铜合金为结构材料,研究3种不同铸造方法对船用桨毂组织性能的影响。结果表明,重力铸造桨毂窗口下方有大量氧化夹渣存在;低压铸造容易获得组织致密、性能优良的桨毂,但工序较多;离心铸造可获得较为致密的桨毂断面组织,二次氧化夹渣状况较重力铸造得到明显改善,但离心转速超过150 r/m in时,容易产生缩孔和缩松。     

聚能装药对混凝土介质侵彻仿真分析

通过对混凝土目标特性的分析,利用ANSYS/LS-DYNA软件对聚能装药成型过程和混凝土靶的侵彻进行数值仿真.在此基础上以某坦克炮为发射平台,进行聚能装药毁伤混凝土目标的穿透实验.结果表明:聚能装药很好地起到对混凝土的扩孔作用.这对机场靶道的侵彻等有着一定的应用前景.     

舰炮弹丸对典型反舰导弹的毁伤分析

针对近程反导作战中小口径舰炮武器系统对反舰导弹的毁伤效果评估问题,在传统的以命中概率为毁伤评估的基础上,根据小口径舰炮对反舰导弹的毁伤机理,建立了毁伤模型。运用有限元方法,针对密集阵舰炮武器系统弹丸对典型反舰导弹战斗部系统进行了多角度侵彻毁伤仿真分析。通过与实验数据的对比表明,结果能够反映实战环境下舰炮弹丸对反舰导弹可能的毁伤效应,对有效评价小口径舰炮对反舰导弹整体的毁伤效果提供了理论参考。     

装填材料密度对侵彻膨胀弹终点效应的影响

在建立弹靶模型的基础上,采用有限元软件LS-DYNA分别对装填铜,2024-T3铝和尼龙的侵彻膨胀弹以1 500 m/s着靶速度侵彻4340钢靶板的过程进行了数值模拟.结果表明:装填材料对侵彻膨胀弹横向效应的产生有较大影响.一定范围内装填材料的密度越小,PELE速度变化缓慢,而且变化持续时间越长,穿透靶板后的残余速度越...     

风电穿透功率极限的二阶泰勒展开式搜索方法

动态仿真法是求解风电穿透功率极限的一种重要方法,其过程是先假设以一个风电场最大容量值,通过仿真检验系统安全稳定性后对这个值进行修正,逐步求取风电穿透功率极限。由于人工修正风电场的容量计算速度很慢,且很难达到极限值。因此,通过二阶泰勒展开式的近似方法,将计算风电穿透功率极限的约束函数作近似等效,再应用求解二次方程去逼近真实解。在IEEE 4机11节点系统上的计算结果表明了所提方法的有效性及其快速准确的特点。     

双锥形线性EFP设计与仿真研究

基于双锥形药型罩的优点,采用线性EFP设计思想,提出了一种双锥结构的LEFP的设计方法.将线性EFP的药型罩设计成双锥形结构,应用ANSYS/LS-DYNA软件对其进行数值模拟仿真,分析了不同双锥位置时线性EFP的初速及侵彻钢靶效果.结果表明:合适的双锥结构较常规锥形罩可以明显提高该种战斗部的毁伤效果,从而为提高LEFP的防空反导能力提供参考依据.