乳化炸药聚能射流侵彻靶板的数值仿真

为了研究聚能射流侵彻靶板的过程,采用乳化炸药对半球形药型罩聚能射流侵彻靶板实验,控制炸高为9cm,药型罩采用铜质材料。利用AUTODYN软件对聚能射流的形成、侵彻铝板的过程进行数值仿真,并且对多物质EULER算法求解得到的模拟结果进行分析,仿真结果与实验结果基本一致。     

基于SPH方法对不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻过程的模拟

为了解决传统基于网格的数值方法在模拟线性聚能射流问题时因大变形而导致网格畸变使计算难以进行的问题,本文通过自编程实现的光滑粒子法（SPH）对不同药型罩线性聚能装药射流形成及其侵彻金属靶板的过程开展了数值模拟研究,所实现的算法可以为线性聚能射流数值模拟研究提供新途径。本文所开展的研究首先基于已有的线性聚能射流试验模型进行模拟分析,采用SPH方法有效实现了线性聚能射流的形成过程,数值模拟获得的射流头部速度与试验比对误差在10%以内。然后建立了装药质量、药型罩质量和装药横截面宽度相同的前提下不同药型罩线性聚能射流模型,数值模拟获得不同药型罩形成的射流特征以及侵彻金属靶板的开口宽度和侵彻深度随时间的变化规律。研究得到的不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻规律可为线性聚能射流的设计提供参考。     

前舱干扰下锥弧药型罩射流成型及侵彻性能研究

为了有效地降低前舱对聚能射流的干扰作用,提高聚能战斗部侵彻混凝土靶的威力,设计了一种锥弧药型罩。利用动力学仿真软件AUTODYN 2D对两种小锥段不同壁厚的锥弧药型罩和相同装药结构下的传统药型罩在前舱干扰情况下形成射流的过程进行数值模拟研究,分析这3种药型罩形成射流的性能,最后通过静破甲试验验证锥弧药型罩的侵彻性能。结果表明:与传统结构药型罩相比,在爆轰压力作用下,锥弧药型罩的锥形部分形成头部高速射流,减少在前舱的射流消耗,增加侵彻深度;弧形部分形成的射流质量利用率高,可形成粗大射流,提高侵彻能力;小锥段1.6 mm和2.5 mm壁厚锥弧药型罩形成的射流都能够侵彻1 200 mm厚的混凝土靶板,且小锥段1.6 mm壁厚锥弧药型罩形成的射流侵彻性能更好。     

钨铜聚能粒子流的侵彻特性研究

为研究钨铜聚能粒子流的侵彻特性,对钨铜多孔药型罩和紫铜板药型罩的侵彻性能进行了试验研究,测试了钨铜聚能粒子流侵彻铝板的穿深与时间关系曲线。试验结果表明:在1倍装药口径炸高下,钨铜聚能粒子流侵彻铝靶的穿深比紫铜板射流侵彻铝靶的穿深要提高31%。利用最小二乘法对穿深与时间关系曲线进行拟合,拟合结果表明穿深与时间的关系呈乘幂形式。结合侵彻试验结果,确定了钨铜聚能粒子流的最后侵彻速度为1657.8m/s。这为多孔药型罩聚能装药的设计提供一定的指导意义。     

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。     

矩形射孔弹射流形成机理的微元法数值分析研究

对矩形射孔弹射流的形成过程及其侵彻靶板的过程进行数值仿真研究,并采用将药型罩进行微元划分的方法,研究药型罩微元的运动规律以及射流的有效结构,获得了射流的头部速度、纵向速度分布、射流的临界侵彻速度等一系列评估射流威力特性的重要参数。结果表明:对于45号钢质靶板,在射流对靶板进行侵彻的过程中,张角为60°的药型罩产生的有效射流为速度超过550 m/s以上的药型罩微元所形成的射流段;有效射流的高速段(v≥1300 m/s)由药型罩顶部材料组成,有效射流的中速段(1000 m/s≤v1300 m/s)由药型罩的中部及中上部材料组成,沿药型罩母线方向靠近底部约0.2倍母线长度的材料不形成有效射流。     

粉末药型罩石油射孔弹侵彻性能的数值模拟

根据石油射孔弹的实际结构和几何尺寸,运用ANSYS/LS-DYNA2D非线性动力学有限元分析软件,基于自适应网格方法,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成和打靶过程以及聚能射流头部速度进行详细描述和分析,并对密实铜药型罩射流形成及打靶的过程进行了数值模拟。对比分析粉末药型罩和密实药型罩侵彻靶板的形貌,结果表明:孔隙率为11.53%的药型罩打靶在穿深、孔径两方面均表现出了更好的侵彻特性。     

粉末药型罩石油射孔弹侵彻性能的数值模拟

根据石油射孔弹的实际结构和几何尺寸,运用ANSYS/LS-DYNA2D非线性动力学有限元分析软件,基于自适应网格方法,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成和打靶过程以及聚能射流头部速度进行详细描述和分析,并对密实铜药型罩射流形成及打靶的过程进行了数值模拟。对比分析粉末药型罩和密实药型罩侵彻靶板的形貌,结果表明:孔隙率为11.53%的药型罩打靶在穿深、孔径两方面均表现出了更好的侵彻特性。     

线性聚能装药侵彻深度的影响因素

为了研究民用膨化硝铵炸药为主装药的线性聚能切割的工艺参数,采用实验研究和三维数值模拟(ANSYS/LS-DYNA)相结合的方法,对以膨化硝铵炸药为主装药的聚能射流侵彻钢靶板过程的特点和规律进行了研究。对比各工况数值模拟结果与实验结果表明,2种方法的侵彻深度吻合较好,验证了拉格朗日-欧拉(ALE)方法的有效性,说明可采用此方法模拟射流的形成和侵彻。研究结果表明,采用民用膨化硝铵炸药作为主装药用于线性聚能切割时,在实验给出的工况条件下,炸高为40 mm,药型罩厚度为1.0 mm,药型罩锥角为80°时,可获得最大侵彻深度。     

线性聚能装药侵彻深度的影响因素

为了研究民用膨化硝铵炸药为主装药的线性聚能切割的工艺参数,采用实验研究和三维数值模拟(ANSYS/LS-DYNA)相结合的方法,对以膨化硝铵炸药为主装药的聚能射流侵彻钢靶板过程的特点和规律进行了研究。对比各工况数值模拟结果与实验结果表明,2种方法的侵彻深度吻合较好,验证了拉格朗日-欧拉(ALE)方法的有效性,说明可采用此方法模拟射流的形成和侵彻。研究结果表明,采用民用膨化硝铵炸药作为主装药用于线性聚能切割时,在实验给出的工况条件下,炸高为40 mm,药型罩厚度为1.0 mm,药型罩锥角为80°时,可获得最大侵彻深度。     

聚能切割技术在水平井连续油管切割中的应用

将环形聚能切割技术应用于水平井连续油管遇卡事故处理中,可以解决连续油管在水平井中的遇卡事故。针对2英寸连续油管的特点,设计了一种聚能切割弹及连接装置马笼头,主要从切割弹结构设计、药型罩结构设计、装药选择、马笼头结构设计及施工工艺等方面进行了研究。通过地面切割试验、现场应用,设计的聚能切割装置,及电缆传输工艺实现了水平井中遇卡连续油管的切割解卡,操作简便、施工安全。     

聚能切割技术在水平井连续油管切割中的应用

将环形聚能切割技术应用于水平井连续油管遇卡事故处理中,可以解决连续油管在水平井中的遇卡事故。针对2英寸连续油管的特点,设计了一种聚能切割弹及连接装置马笼头,主要从切割弹结构设计、药型罩结构设计、装药选择、马笼头结构设计及施工工艺等方面进行了研究。通过地面切割试验、现场应用,设计的聚能切割装置,及电缆传输工艺实现了水平井中遇卡连续油管的切割解卡,操作简便、施工安全。     

两类装药接触爆炸对目标作用分析

对比分析了集团装药与聚能装药接触爆炸对目标作用的单位面积冲量,并以岩石目标为例进行了数值模拟计算。通过对两类装药接触爆炸对目标的作用效果分析,为更好地选择装药和设计新型聚能装药提供了理论支持。     

两类装药接触爆炸对目标作用分析

对比分析了集团装药与聚能装药接触爆炸对目标作用的单位面积冲量,并以岩石目标为例进行了数值模拟计算。通过对两类装药接触爆炸对目标的作用效果分析,为更好地选择装药和设计新型聚能装药提供了理论支持。     

工业炸药线型聚能切割器的研制

首先 ,简要介绍了对现有预裂爆破技术的类型及其特点 ;其次 ,根据马赫反射原理 ,阐述了用高爆速炸药起爆低爆速炸药可增强低爆速炸药的爆压 ;然后概述了以 2号岩石炸药为主装药的线型聚能切割器的设计参数及切割试验。试验结果表明 ,所研制的线型切割器虽然采用了低爆速的工业炸药作为主装药 ,但其切割能力却和高能炸药的切割效果相当 ,同时还降低了炸药成本 ,提高了安全性     

利用聚能射流销毁大壁厚弹药试验研究

根据待销毁弹药壁厚较大的特点,经分析论证,选用了特制的聚能引爆器对其进行炸毁。本文对聚能射流销毁大壁厚弹药的可行性进行了分析,并做了现场试验。销毁试验证明,利用聚能射流可以有效地销毁大壁厚弹药。     

工业炸药线型聚能切割器的研制

首先 ,简要介绍了对现有预裂爆破技术的类型及其特点 ;其次 ,根据马赫反射原理 ,阐述了用高爆速炸药起爆低爆速炸药可增强低爆速炸药的爆压 ;然后概述了以 2号岩石炸药为主装药的线型聚能切割器的设计参数及切割试验。试验结果表明 ,所研制的线型切割器虽然采用了低爆速的工业炸药作为主装药 ,但其切割能力却和高能炸药的切割效果相当 ,同时还降低了炸药成本 ,提高了安全性     

Physics of behind armor debris threat reduction

Liners behind steel targets are frequently applied to increase the survivability of occupants of an armored vehicle. The purpose of a liner is to decrease the effects of behind armor debris (BAD). The performance of a liner can be expressed by its ability to decrease the number of effective fragments and to reduce the emission angle of the BAD cloud. The goal of the presented study was to investigate the behavior of different liners perforated by a 70 mm caliber-shaped charge. In the experimental part of the study 25 liner configurations were tested. Not only the liner material was varied, but also the structure of the liner: mono layer or multiple layer systems, respectively. It is found that the BAD cloud can be substantially reduced by suitable liner configurations, when sufficient extra weight per area is allowable. This finding is specific for the studied shaped charge threat. In a series of numerical simulations we achieved additional insight into the mechanisms determining the performance of a liner. The principle mechanisms are termed retardation, retraction, substitution, contraction and dissipation. While not all of these effects are relevant for the shaped charge threat, and some depend trivially on the weight per area, there are also effects that can be controlled by the strength and compressibility of the liner material.