射击迹线技术在战斗部破片场仿真中的应用

为模拟战斗部破片的宏观可控性和微观随机性,建立了描述广义杀伤战斗部起爆及破片飞散的射击迹线仿真模型（Shot-line model),应用于几种典型的破片战斗部中,并通过视境仿真技术生成各破片场仿真场景,该模型将为战斗部设计,威力评定、目标毁伤等研究提供帮助。     

榴弹破片对坦克火炮身管毁伤效应的数值仿真

针对榴弹破片对火炮身管的毁伤效应进行了理论与试验研究,通过静爆试验得到了破片对身管的毁伤模式和侵深,在此基础上,利用AUTODYN软件模拟了榴弹破片对火炮身管的毁伤过程,建立了身管的1/4有限元模型和4种破片的动态侵彻模型。仿真结果与试验测试结果一致,验证了模型的有效性。进一步分析了破片大小、形状、速度等对身管侵彻深度的影响规律,研究成果对榴弹破片毁伤火炮身管部件的效能评估具有重要的参考价值。     

榴弹对坦克目标的毁伤研究

本文分析榴弹爆炸后形成的两类杀伤元素（破片和冲击波）分布,传播规律以及对坦克关键部件的毁伤,建立了榴弹对坦克目标的毁伤模型,并以某榴弹为例,计算在坦克附近或命中坦克时爆炸对坦克的毁伤情况。     

展开角度及起爆位置对轴向展开式定向战斗部性能的影响

为了研究轴向展开式定向战斗部的毁伤效能,采用AUTODYN软件系统分析了展开角度及起爆位置对轴向展开式定向战斗部破片性能的影响,获得了战斗部轴向展开角度及起爆位置对形成破片质量分布、飞散速度及飞散角的影响规律。结果表明,前向爆炸成型弹丸(EFP)速度随轴向展开角增大而逐渐减小。而EFP长径比增加,翼径比为4.2左右,战斗部轴向展开角的增大可提高有效破片质量百分比,破片最大飞散速度出现在距起爆端约33.33%处,起爆位置在装药外侧时战斗部的有效破片百分比达67.57%;选取战斗部的轴向展开角度为60°左右,且起爆点位于最外侧,可实现轴向展开式定向战斗部定向与汇聚打击的高效毁伤功能。     

基于OPENGL的自然破片战斗部爆破场视景仿真

防空导弹战斗部破片毁伤评估中,研究破片场的飞散形态和规律,确定对飞机威胁因子,评价飞机生存性大小,为ABDR提供必要理论基础.文章采用破片射击迹线模型,建立了破片的质量、速度、飞散方位角和飞散方向角的数学模型,在Visual C++环境下调用OPENGL库函数,实现了对自然破片战斗部爆破场的视景仿真.     

一种异面棱柱战斗部威力特性的数值模拟

为了提高战斗部在不同弹目交会距离下的毁伤概率,模拟了一种平面和凸面交错布置的异面棱柱战斗部结构,分析了不同面上所形成破片束的飞散形态和威力参数。研究结果表明,该结构战斗部可以形成两种威力特性的破片束,即速度高而飞散角小的破片束和速度低而覆盖范围大的破片束,可分别用于打击不同弹目距离下的目标;偏心多点起爆可提高平面破片平均速度21.68%,减小飞散角3.38°,在提高起爆点对侧破片威力的同时不改变异面战斗部可形成两种不同威力破片束的性质;侧向两线起爆在保证破片速度不降低的情况下可获得4.94°的平面破片束偏转角,高于其它起爆方式,可在大弹目交会距离下实现对目标的末端瞄准,提高目标毁伤概率。     

基于数值模拟方法的中心起爆战斗部破片动态飞散特性研究

针对中心点起爆方式战斗部破片毁伤区域的预测问题，以破片动力学基本方程为基础，同时考虑破片速度沿战斗部轴向变化以及破片飞散方向等影响因素，采用数值模拟方法对战斗部破片在不同时刻、不同工况破片速度与破片空间分布的动态飞散特性开展研究。研究表明：破片动态飞散场呈现对称于弹体纵轴的空心锥结构；随着飞散时间的增加，破片径向速度逐渐减小，飞散半径逐渐增大，破片场形状则由弧形向U形转变；并且对于质量8 g的立方体破片，当破片飞散46.5 ms后，对轻型装甲目标仍具有毁伤能力；破片初始飞散速度相同，增大破片质量可以提高破片场的飞散范围，增强破片存速能力。该研究成果可为目标高效毁伤以及引战一体化设计提供依据。     

爆炸驱动球形破片飞散的数值模拟

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对球形破片在爆炸驱动下的飞散动态进行了数值模拟,获得了破片初速、飞散角分布及驱动过程的物理图像,模拟了多段串联式弹丸分段延时起爆后破片的空间分布特性.数值计算结果表明,利用分段延时起爆能够使后续破片较好地弥补前一层破片飞散后形成的破片"真空",并在一定时间和空间内形成破片群阵列,从而达到对目标高效毁伤的目的.     

基于节点分离法杀伤类弹药破片威力仿真与计算

运用节点分离法改进传统Lagrange算法模型计算杀伤类弹药破片的爆轰驱动过程。以某榴弹为例,数值模拟了壳体膨胀与破裂的过程,并获得破片的初速与飞散角,并与理论计算对比,两者计算结果相吻合。     

偏心起爆方式对棱柱形定向战斗部破片飞散规律的影响

为了研究起爆方式对棱柱形定向战斗部破片飞散规律的影响,采用LS-DYNA软件模拟研究了六棱柱定向战斗部分别用面偏心一线、面偏心两线、面偏心三线、棱偏心一线及棱偏心两线起爆时的破片飞散速度、破片方向角,结果表明,偏心起爆可以明显提高定向区域内的破片飞散速度,且破片束基本分布在25°左右的径向范围内,棱偏心两线同步起爆时,对目标方位破片最大飞散速度增益可达29.73%,采用棱偏心两线序贯延时起爆可使轴向方向角改变量达6.77°。     

弹丸头部形状对前置破片飞散的影响

为研究弹丸头部形状对前置破片飞散特性的影响,应用ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件模拟前向增强预制破片弹的爆炸过程.研究在不同曲率半径头部壳体上破片层的破片飞散速度及飞散角的关系,以及连接螺对前置破片飞散特性的影响.结果表明:破片层头部的破片速度主要为轴向速度,而尾部破片主要是径向速度,且破片初速及头部的破片飞散角随弹丸头部壳体曲率半径的增大而减小.同时,连接螺主要影响破片层尾部破片的飞散特性,并对中部的破片也有一定的约束.     

回火温度对50SiMnVB钢壳体形成破片性能的影响

为了获得不同回火温度条件对壳体形成破片性能的影响规律,选取3种回火温度下的50SiMnVB钢作为壳体材料,通过破片初速测定试验与水井静爆破片回收试验研究了50SiMnVB钢壳体形成破片的速度及质量分布等性能,并应用AUTODYN-3D有限元软件仿真研究了50SiMnVB钢壳体膨胀破碎形成破片的过程及破片速度、质量变化规律。研究结果表明,随着回火温度的不断升高,50SiMnVB钢壳体的破碎程度随之降低,形成破片的总数逐渐减少,但质量在1.0 g以上的有效破片数目逐渐增加,相对提高了77.4%,而不同回火温度条件对50SiMnVB钢壳体形成破片初速影响不大。     

不同硬度刻槽壳体爆炸驱动形成破片特性研究

为了获得材料硬度对刻槽壳体爆炸驱动形成破片性能的影响规律,选取3种不同热处理硬度下的D60钢作为刻槽壳体材料,通过破片速度测试与沙箱回收破片试验,研究了D60钢刻槽壳体形成破片的速度及质量分布特性,并利用AUTODYN-3D软件结合Stochastic随机失效模型,仿真研究了D60钢刻槽壳体爆炸驱动下形成破片作用过程及破片速度、质量变化规律。结果表明:随着硬度的降低,0.1 g以上的破片数量增加,破片平均尺寸增大,不同硬度D60钢刻槽壳体形成破片初速差异不大。HRC36壳体形成的破片形状较另外2种硬度破片规则,且高硬度壳体材料形成破片穿甲能力较强,可以完全穿透6 mm厚Q235A钢板。     

立方体破片对LY-12cz薄靶板的侵彻机理

对高速立方体破片与飞机硬铝薄靶板的遭遇打击情况进行了模拟计算分析,得到了破片以不同的入射速度和攻角高速打击靶板时,靶板上的损伤情况以及破片的剩余速度、剩余质量、塞块质量以及塑性变形区域等随破片入射速度与攻角的变化规律,可用于分析破片的破坏能力及飞机结构的防护能力。     

不同起爆方式对聚焦战斗部性能影响的数值模拟

利用LS/DYNA软件,采用中心和偏心两种起爆方式引爆聚焦战斗部进行全模型三维数值模拟,得到该战斗部两种状态下的破片初速及其分布规律;在仿真模型中加入靶板,得到距战斗部中心6 m处的破片分布,结果显示破片在两种起爆方式下都能在靶板上形成聚焦带.通过统计得出,偏心起爆能使破片速度增益为20.3%,破片在6 m处带宽为1 m的密度增益为9.6%,飞散角和方向角基本一致.     

杆式破片对LY-12CZ加筋靶板的侵彻规律研究

为对导弹破片打击后的飞机蒙皮结构损伤实施有效修理,本研究针对杆式破片对飞机硬铝加筋靶板的打击情况进行模拟计算分析,得到破片以不同的入射速度和攻角高速打击靶板时,靶板的损伤情况以及破片的剩余速度、剩余质量、冲塞块质量、塑性变形区域等随破片入射速度与攻角的变化规律,可用于分析破片的破坏能力及飞机结构的防护能力,指导各型飞机战伤模式研究及战伤评估和修理。     

破片式战斗部优化设计技术研究

侧重研究了破片式战斗部装药外形的优化设计技术。提出了装药外形与破片飞散特性（如破片飞散角，分布带宽等）之间的数学描述；建立了圆弧和对数螺线装药外形母线与战斗部其他设计参数间的数学模型。在假定约束条件下，优化设计了破片了聚焦式战斗部的结构参数；静爆试验结果表明，破片分布与理论计算吻合较好。     

动态爆炸战斗部对舰船舱壁的破片载荷特性研究

为研究舰船内部舱壁结构在半穿甲反舰导弹战斗部动态爆炸情形下承受的破片载荷特性,基于合理假设,根据弹目相对初始运动状态建立了空间坐标系,运用爆炸力学经验公式,推导了一种较为实用的数学计算模型。对该数学计算模型进行MATLAB语言编程,考虑装药引爆时战斗部不同的初始位置、姿态、平面运动以及因撞击舷侧外板而获得的转动等初始运动特性参数,采用破片着靶范围、着靶位置、舱壁各区域破片着靶总质量、破片着靶均速等评估参量,进一步研究战斗部初始运动特性对舱壁结构承受的破片载荷特性影响。结果表明：舰船舱壁破片载荷特性因战斗部不同初始运动特性而呈现不同分布规律,因战斗部装药爆炸驱动而获得的破片飞散特性是决定其分布特性的根本因素;对舱壁破片载荷特性有重要影响的首要参数是战斗部初始位置和姿态,其次是战斗部平面运动,而战斗部转动仅引起舱壁破片载荷分布的小幅改变。     

复合反应破片对钢靶侵彻的实验研究

研究了钢壳与两种配方反应材料组成的复合反应破片对薄钢靶的侵彻毁伤效果,利用12.7 mm口径弹道枪发射复合反应破片和惰性破片对A_3钢板侵彻试验,采用高速摄影观察破片穿靶过程.试验结果表明,两种配方复合反应破片侵彻靶板过程中都产生燃爆效应,钛粉和聚四氟乙烯配方反应材料复合反应破片的爆燃效果好于铝粉和聚四氟乙烯配方;复合反应破片穿靶过程毁伤能力随壳体厚度增加而增大;复合反应破片的穿靶孔径比同尺寸惰性破片提高约40%.