线性变壁厚药型罩形成射流的数值模拟

采用有限元程序对顶部薄、底部厚的变壁厚药型罩爆破形成聚能射流的过程进行二维仿真模拟。以罩壁的变化率为特征,讨论了线性变化率为0.78%-7.83%的8种药型罩爆破形成射流的形态和射流形态参数的变化,并与等壁厚药型罩爆破形成的射流进行了对比。结果表明,罩壁的变化率对射流的形状、长度和断裂时间均有较明显的影响;对于本文所采用的装药结构而言,变化率在2%左右的线性变壁厚药型罩爆破效果最佳,并优于同等装药条件下线性等壁厚药型罩的爆破效果。     

平顶药型罩聚能射流形成过程研究

ANSYS/LS-DYNA对平顶药型罩的射流形成过程进行数值模拟,结果表明,在顶点起爆条件下,平顶药型罩的平顶中心首先下凹并拉动药型罩边壁向内汇聚,使得存在夹角的平顶与边壁整体构成环形线性聚能罩,此聚能罩在炸药爆轰作用下产生一级射流,一级射流彼此作用继而产生更高速度的二级射流。分析认为其机理是二级药型罩成型假说,尝试探索研究多级射流领域,并为提高射流速度提供一种新思路。     

平顶药型罩聚能射流形成过程研究

ANSYS/LS-DYNA对平顶药型罩的射流形成过程进行数值模拟,结果表明,在顶点起爆条件下,平顶药型罩的平顶中心首先下凹并拉动药型罩边壁向内汇聚,使得存在夹角的平顶与边壁整体构成环形线性聚能罩,此聚能罩在炸药爆轰作用下产生一级射流,一级射流彼此作用继而产生更高速度的二级射流。分析认为其机理是二级药型罩成型假说,尝试探索研究多级射流领域,并为提高射流速度提供一种新思路。     

辅助药型罩尺寸大小对半球形药型罩射流成型影响的数值模拟

为研究辅助药型罩尺寸对半球形药型罩射流成型的影响,采用数值模拟的方法对加装辅助药型罩结构的半球形药型罩射流形成性能进行了研究。结果表明：加装辅助药型罩后半球形药型罩所形成的射流质量相较于单一半球形药型罩具有明显提高,辅助药型罩直径d=0.6D,厚度h=0.1D时所形成的射流综合性能与其他方案相比较好,采用该方案与单一半球形药型罩进行半无限钢靶的侵彻对比,侵彻深度提高了76.8%。     

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%。     

变壁厚球缺罩杆式射流的形成与侵彻性能研究?

为了研究不同结构对变壁厚球缺罩形成杆式射流的影响,设计了等壁厚、中间厚边缘薄、中间薄边缘厚3种等质量球缺罩方案。利用LS-DYNA软件对杆式射流的形成与侵彻进行了数值模拟,并进行了大炸高下的侵彻试验。研究结果表明:结构不同导致形成杆式射流的方式不同,并对射流的形态与速度分布有显著影响;中间厚边缘薄球缺罩形成的杆式射流侵彻深度最大,等壁厚球缺罩次之,中间薄边缘厚球缺罩最差。     

药型罩结构对环形爆炸成型弹丸形成的影响

针对截面呈弧锥结合状的变壁厚环形药型罩结构,应用非线性有限元软件完成了爆炸载荷下弧锥结合罩形成环形爆炸成型弹丸（EFP）过程的数值模拟。与等壁厚、环锥形、环球形三种情况进行了对比,分析了曲率半径和锥角两种因素对环形EFP成型的影响。结果表明：合理调节药型罩壁厚能有效降低内外罩径向速度差,获得竖直向下的环形EFP;环弧锥结合形EFP比环锥形EFP成型好、速度高、材料利用率高,比环球形EFP密实度好、侵彻能力强;曲率半径和锥角在选择上可进行优化,为进一步研究提供了参考。     

整体串联药型罩前后级壁厚对射流的影响研究

本文采用数值仿真与试验研究相结合的研究方法.为进一步提高药型罩有效射流量以及侵彻钢靶的深度,设计了三种药型罩不同前后级壁厚匹配方式的串联装药结构,并利用有限元软件LS-DYNA对药型罩不同前后级壁厚的串联装药结构射流的成形以及对钢靶的侵彻过程进行了数值模拟研究;配以相应的炸药装药进行试验研究,并对两种研究结果进行了简要的分析.结果表明,药型罩前后壁厚比为0.05 mm∶0.1 mm的装药结构要比其它壁厚比的装药结构形成的射流头部速度更高,侵彻钢靶更深,而且数值模拟与试验研究所得结论基本吻合.     

双层药型罩射流形成的仿真研究

分析了聚能装药外罩对内罩的加速作用,用非线性动力学软件AUTODYN模拟射流的形成,找到形成射流和杵体的几何材料分界,以在药型罩分界线两侧分别设计2种不同金属材料.比较不同药型罩组合射流伸长到2CD(2倍炸高)时射流的连续性和头部速度,发现当内外层材料密度相当时,射流连续性变化不大;当外罩比内罩的声阻抗小时,射流头部速...     

粉末药型罩聚能射流形成过程中温度分布及影响分析

根据石油射孔弹的实际结构和几何尺寸,运用ANSYS/LS-DYNA-2D非线性动力学有限元分析软件,采用瞬态非线性的热耦合计算方式,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成过程中典型瞬态的温度场进行描述和分析;对多孔药型罩聚能射流的最高温度-时间曲线进行研究,并对射流自身是否产生熔化进行判断;对比了多孔药型罩与密实药型罩聚能射流轴线和外表面温度。结果表明:聚能射流轴线温度高,由轴线向外表面逐渐降低,最高温度先增大,11μs增到最大1 743K后减小,最后几乎不变,约为1 378K,多孔药型罩比密实药型罩聚能射流的温度高,延伸性能和稳定性能更好。     

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。     

线型聚能装药切割钢板过程的数值模拟

用AUTODYN -2D计算软件对线型聚能装药切割钢板的过程进行了数值模拟 ,分析了射流形成过程中各种参数的分布规律 ,并对射流切割钢板的宽度、厚度等进行了预测。模拟计算与实物试验结果的相对误差为 10 6%～ 11 9% ,是在工程上允许的范围内。这说明 ,数值模拟方法可用于聚能装药的优化设计和切割其他材料的研究     

线性聚能射流作用下岩石裂纹扩展数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立楔形药型罩厚度为0.2cm,锥角分别为45°、60°、90°,炸高为4cm的三种线性聚能药包劈裂岩石的数值模型,对比分析三种不同锥角聚能药包劈裂岩石的裂纹扩展情况。结果表明:当药型罩锥角为45°时,岩石形成较为完整的断裂裂纹,且对劈裂过程进行力学分析得到岩石裂纹扩展方向是由射流作用在岩石内部的拉应力集中程度决定的,可为聚能射流在抢险工作中以及不打孔定向破碎岩石的应用提供参考。     

线性聚能射流作用下岩石裂纹扩展数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立楔形药型罩厚度为0.2cm,锥角分别为45°、60°、90°,炸高为4cm的三种线性聚能药包劈裂岩石的数值模型,对比分析三种不同锥角聚能药包劈裂岩石的裂纹扩展情况。结果表明:当药型罩锥角为45°时,岩石形成较为完整的断裂裂纹,且对劈裂过程进行力学分析得到岩石裂纹扩展方向是由射流作用在岩石内部的拉应力集中程度决定的,可为聚能射流在抢险工作中以及不打孔定向破碎岩石的应用提供参考。     

聚能射流前驱波起爆靶板屏蔽炸药的数值模拟

为系统地研究聚能射流前驱波对靶板屏蔽炸药冲击起爆的影响,从前驱波的形成机理出发,结合前驱波在靶板中传递时能量的衰减、作用面积的增大和在靶板-炸药界面能量的转化,对炸药冲击起爆的窄脉冲准则进行改进,构建了聚能射流前驱波冲击起爆靶板屏蔽炸药的数学模型,并对模型进行了详细地分析和研究,得到如下结论:对于直径3mm的聚能射流,其前驱波最大可起爆约4.2mm钢板屏蔽的A4炸药,符合试验结论;前驱波起爆能力的降低主要是由于作用面积的增大和不同材料交界面的能量转化,说明可以通过靶板厚度与靶板层数之间的最优组合,以最小的代价达到最大的前驱波防护能力,为复合靶板的研究、野战弹药生存能力的提高和废旧弹药的处理提供了理论依据。     

线性聚能装药干扰杆式穿甲弹的数值模拟研究

聚能型爆炸反应装甲是目前最先进且具有三防功能的新型爆炸反应装甲。其中,大锥角线性聚能装药结构是反应装甲结构设计中最重要的部分,主要用来拦截来袭高速杆式穿甲弹。运用ANASYS/LS-DYNA有限元数值模拟仿真方法,对线性自锻破片干扰杆式穿甲弹的过程进行了数值模拟研究。通过对线性自锻破片成型过程、线性自锻破片对长杆弹的干扰过程和长杆弹侵彻后效靶板过程进行深入分析,得出了长杆弹被线性自锻破片干扰后穿甲威力下降的两个主要原因。经实验验证,数值模拟与实验结果基本相符。     

线性聚能装药干扰杆式穿甲弹的数值模拟研究

聚能型爆炸反应装甲是目前最先进且具有三防功能的新型爆炸反应装甲。其中,大锥角线性聚能装药结构是反应装甲结构设计中最重要的部分,主要用来拦截来袭高速杆式穿甲弹。运用ANASYS/LS-DYNA有限元数值模拟仿真方法,对线性自锻破片干扰杆式穿甲弹的过程进行了数值模拟研究。通过对线性自锻破片成型过程、线性自锻破片对长杆弹的干扰过程和长杆弹侵彻后效靶板过程进行深入分析,得出了长杆弹被线性自锻破片干扰后穿甲威力下降的两个主要原因。经实验验证,数值模拟与实验结果基本相符。     

聚能射流前驱波起爆靶板屏蔽炸药的数值模拟

为系统地研究聚能射流前驱波对靶板屏蔽炸药冲击起爆的影响,从前驱波的形成机理出发,结合前驱波在靶板中传递时能量的衰减、作用面积的增大和在靶板-炸药界面能量的转化,对炸药冲击起爆的窄脉冲准则进行改进,构建了聚能射流前驱波冲击起爆靶板屏蔽炸药的数学模型,并对模型进行了详细地分析和研究,得到如下结论:对于直径3mm的聚能射流,其前驱波最大可起爆约4.2mm钢板屏蔽的A4炸药,符合试验结论;前驱波起爆能力的降低主要是由于作用面积的增大和不同材料交界面的能量转化,说明可以通过靶板厚度与靶板层数之间的最优组合,以最小的代价达到最大的前驱波防护能力,为复合靶板的研究、野战弹药生存能力的提高和废旧弹药的处理提供了理论依据.     

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。