弹侵彻半无限厚混凝土靶的实验与分析

文中采用高速摄影技术测定了两种不同弹头曲率弹丸的着靶速度及侵彻过程,获得了弹丸侵彻混凝土靶的最大深度和弹体过载曲线.通过对实验数据的分析,根据经验公式预测了弹丸的最大侵彻深度,并与实际结果作了比较.     

考虑靶背自由面效应的中等厚度混凝土介质侵彻工程模型

为评估弹丸侵彻和贯穿中等厚度混凝土介质的能力,在半无限混凝土介质靶体侵彻模型的基础上,考虑混凝土靶背自由面效应,通过构造基于混凝土靶背自由面位置相关的阻力衰减函数,修正弹丸侵彻半无限混凝土靶体的侵彻阻力,建立可以快速预测弹丸侵彻混凝土介质的侵彻深度、贯穿速度和侵彻过载等物理量的工程计算模型。模型中加入混凝土冲塞判据,修正了弹丸临界贯穿情况下的弹丸侵彻阻力,可以预测混凝土靶背发生剪切冲塞现象。用模型对低速(650 m/s)和高速(1 100 m/s)两种侵彻速度弹丸侵彻不同厚度C40混凝土靶板试验工况进行计算,计算结果显示弹丸剩余速度计算值与试验结果绝对值误差小于22.1%,弹丸过载与仿真过载峰值误差小于4.4%; 模型对不同侵彻速度下的有限厚度混凝土靶的临界贯穿厚度进行预测,与NDRC经验公式计算结果对比发现本文模型具有更好的计算精度和速度适应范围。     

头部形状和着角对弹丸碰击薄目标前冲过载系数仿真研究

为了为引信惯性触发装置设计提供参考,利用LS-DYNA软件对头部不同形状的弹丸以不同着角碰击薄目标过程进行数值仿真研究,得到了头部不同形状的弹丸以不同着角碰击不同薄目标时的最大前冲过载系数。研究表明:弹丸前冲过载系数最大值并不是在正碰靶的情况下,而是对应某一小着角,靶板材质和厚度不同该着角也不同,应考虑弹丸攻角和立靶误差导致的着角变化对引信惯性触发灵敏度和钝感度性能的影响。头部形状不同,弹丸碰靶前冲过载系数差异较大,因此弹头形状设计应综合考虑气动力特性与引信碰靶前冲环境之需。     

弹丸侵彻装甲钢板过载特性数值模拟

利用LSDYNA3D软件,研究了弹丸侵彻装甲钢板的过载特性,针对几种典型的弹丸初速度、着角以及靶板厚度进行了模拟计算,得到了各种条件下的弹丸侵彻加速度过载曲线,分析结果表明着速、着角及靶厚对侵彻过载有很大影响,为硬目标侵彻引信的设计及装甲防护技术提供了参考.     

尾翼弹碰击薄弱目标前冲过载系数变化规律

为了给尾翼弹引信设计提供参考,采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对弹丸以不同着角碰击不同材质、不同厚度的薄弱目标过程进行数值仿真研究。仿真结果表明:弹丸碰击薄弱目标的前冲过载系数值在某一特定着角时达到最大值,靶板材质和靶板厚度不同这一特定着角值也不同。超口径尾翼弹碰靶着角较大时,其最大前冲过载系数出现在尾翼穿过靶板时,而不是出现在头部侵彻靶板时。射击试验结果表明:根据上述仿真结果设计的引信惯性触发开关能够满足钝感度、弹道安全性以及擦地炸作用率要求。     

弹丸贯穿有限厚混凝土靶板实验与仿真分析

弹丸对混凝土的撞击、侵彻、贯穿和破坏是目前国内外众多力学研究者都广泛关注的问题。作为一种人工灌注而成的复合材料,混凝土材料的最大特点就是它的抗压强度远大于抗拉强度。由于混凝土材料的复杂性,使弹丸对混凝土靶的侵彻过程变得非常复杂。在弹丸贯穿有限厚三层混凝土靶实验的基础上,利用LS-DYNA瞬态动力学分析软件对实验过程进行了计算机仿真,将侵彻过载曲线、靶面成坑、靶背崩落等数据与实验结果作了对比。仿真的混凝土靶板破坏情况及冲击过程中的过载等参数与实验结果基本相符。说明在材料模型及其参数、控制条件等选择正确时,利用数值模拟方法来解决弹丸贯穿混凝土靶板问题是有效的。     

侵彻多层混凝土目标弹丸过载特性研究

研究了侵彻多层混凝土目标弹丸的过载特性，针对几种典型的弹丸初速度、混凝土靶板厚度以及混凝土强度，采用GRAFORVet．5商业程序进行了计算，得到了各种条件下的弹丸侵彻加速度过载曲线，分析了过载曲线的特征，为智能灵巧型引信提供设计参考和依据。     

硬目标侵彻引信半实物系统测试

利用虚拟仪器软件LabVIEW编制基于MP422板卡的G语言程序,对无限厚混凝土侵彻作半实物仿真。使用板卡DA输出经ANSYS/LS-DYNA仿真计算出的加速度数据给智能侵彻引信,模拟弹丸侵彻无限厚混凝土靶。对智能侵彻引信的测试结果与LS-DYNA仿真加速度和位移的对比,表明智能引信可准确可靠的测量和计算出弹丸侵彻过程中的加速度与位移。     

弹丸侵彻多层靶板数值分析

应用ANSYS／LS—DYNA分析技术对弹丸侵彻三层均质靶板进行数值分析，获取弹丸侵彻靶板的速度、加速度变化曲线，并计算了弹丸侵彻三层靶板时的极限速度。通过分析不同弹速、不同弹重产生的弹丸速度及加速度的变化，找到其中的变化规律，为硬目标侵彻引信设计中的参数优化及抗高过载加速度传感器的选择提供理论依据，解决了过程计算的繁琐问题。     

弹丸斜侵彻混凝土介质的分析计算方法

应用刚体运动理论建立了弹丸斜侵彻混凝类坚实介质的分析计算模型 ,推导了弹丸运动过程中作用在弹丸上的力和力矩表达式 .并应用 MFC类库语言设计编制了基于 WINDOWS3.2的弹丸斜侵彻混凝土介质的分析计算软件 ,通过对弹丸斜侵彻过程中的动力学特性分析 ,它给出了弹丸斜侵彻的弹道曲线、质心速度时间历程曲线、质心轴向过载时间历程曲线、质心横向过载时间历程曲线、攻角时间历程曲线和倾角时间历程曲线 ,这为弹药战斗部设计及引信设计提供了重要依据     

基于仿真的某中口径舰炮弹丸入水前冲过载

为了为某舰炮弹丸弹底触发引信惯性前冲发火机构对海射击时的动态特性设计和评估提供参考,借助ANSYS/LS-DYNA软件,采用任意拉格朗日-欧拉方法,仿真了该弹丸不同落速、不同落角的入水过程,得到不同落速、落角和是否自转等条件下的弹丸入水前冲过载.落速或落角越大,前冲过载越大、过载峰值宽度越小;小落角入水过程中弹丸姿态不稳定,易发生跳弹,使前冲过载减小,甚至消失,并产生较大径向过载;自转对该弹丸入水前冲过载影响较小,可忽略;落速250 m/s、落角5°时的过载是引信惯性发火机构发火准确性设计要考虑的可信极限弹道环境,前冲过载峰值约为287 g,持续时间约为1 ms.     

新型磁敏感侵彻计层方法研究

为解决侵彻引信高速侵彻时的信号粘连问题,提出了一种磁敏感侵彻计层技术。在侵彻引信内安装磁钢和磁传感器,当战斗部侵彻有限厚钢筋混凝土靶板时,引信内磁场的强度随靶板与战斗部相对位置的改变而产生显著变化,可作为侵彻穿层的响应信号。由磁传感器检测穿层响应信号,实现计层。根据所提出侵彻引信磁敏感计层方法,采用有限元法建立了侵彻战斗部和钢筋混凝土模型,对侵彻过程进行了仿真。设计并制作了磁敏感模拟引信,使用钢网模拟钢筋混凝土靶板,进行静态半实物测试,验证了磁敏感计层方法的可行性。研究结果表明：该磁敏感侵彻计层方法不易受速度、振动影响,可以对大长径比侵彻战斗部在高速侵彻多层混凝土靶板时实现准确计层。     

卵形头部弹侵彻单多层混凝土靶板有限元仿真

单多层混凝土靶板已被广泛用于军用防护领域,为研究其抗侵彻性能,利用有限元程序LS-DYNA,对卵形弹以360～1 058 m/s的速度侵彻单多层混凝土靶板进行了数值计算,比较计算与试验下的弹丸剩余速度,讨论混凝土靶板的破坏现象,分析弹丸对单多层混凝土靶板的侵彻规律及靶板厚度对弹丸过载特性的影响.计算结果与试验结果相吻合,表明所建立的弹丸侵彻混凝土模型是有效的.     

提高破甲弹破甲威力的引信帽褶台结构

针对破甲弹战斗部在大着角打击装甲目标过程中,射流斜侵彻装甲板破甲威力较低的问题,提出了提高破甲弹破甲威力的引信帽褶台结构。该引信帽褶台结构通过在原有引信帽锥形结构上增加褶台,使得装配该引信帽的破甲弹在大着角碰靶板时褶台先接触靶板,弹丸在其作用下产生一定旋转,使弹丸侵彻靶板着角适当减小,从而使射流需要穿透靶板行程减少,提高破甲威力。仿真验证表明,在弹丸碰击靶板过程中,褶台结构引信帽能够使弹丸在碰击靶板过程中弹丸侵彻靶板角度由68°减少为65.7°,射流穿透主装甲板的行程减少约52 mm,减少约8%。装配褶台结构引信帽的战斗部动破甲平均后效层数由原来的2.6层增加到3.7层,提高了破甲威力,验证了设计的有效性。     

弹药几何因素对过载特性影响的数值分析

采用LS-DYNA有限元软件模拟了载有试件的尖形弹丸正侵彻混凝土靶板的过程。讨论了具有不同几何特点的尖头弹体的过载数学模型。研究了短头锥形和长头卵形弹体侵彻混凝土靶板的冲击过载特性及装药位置对小型装药过载的影响。仿真结果显示:短头锥形弹过载量大于卵形弹,且脉宽较大;位于接近前、后端的装药过载大于位于中间的装药过载。仿真结果与试验相符,为侵彻用弹体的结构设计和小型装药的过载安定性和可靠性评估提供参考。     

弹体高速侵彻两种强度混凝土靶的对比研究

随着武器系统打击能力的不断提升,高强度混凝土被越来越多地应用到防护设施中。为研究弹体侵彻高强度混凝土的现象和规律,进行了弹体高速侵彻C60高强度混凝土的试验,并与已开展的弹体高速侵彻C35普通强度混凝土试验结果进行对比。采用基于空腔膨胀理论的计算方法、经验侵彻公式法和节点回退法等方法对两组试验中的弹体侵彻深度、弹体侵蚀进行了分析。计算和试验结果表明：相比于弹体侵彻C35混凝土试验,相同速度下侵彻C60混凝土弹体的过载约为其1.8倍,侵彻深度为其52%;C60混凝土靶表面破坏更大,表明随着强度的提高混凝土脆性变大;在骨料切削影响条件相同情况下,侵彻C60混凝土弹体的侵蚀更大,表明高强度混凝土的砂浆对弹体侵蚀作用变大。     

有界混凝土靶尺寸效应对弹丸侵彻的影响研究

文中对不同碰靶速度下弹丸对不同靶弹直径比的圆柱形混凝土靶侵彻过程进行了模拟，通过对侵彻过程中弹丸加速度曲线的特点分析，得出可以忽略靶体侧面边界的最小靶弹径比与弹丸撞击速度的关系。并通过数据拟合，得出一个靶体设计参考关系式，可为侵彻混凝土试验的靶体设计提供参考。     

弹丸对钢筋混凝土及SFRC靶侵彻特性研究

利用弹道靶系统,对钢筋混凝土与钢纤维混凝土（2％钢纤维含量）进行了垂直侵彻模型试验研究,得到了弹丸初速、弹坑直径、最大侵彻深度等试验参数。结合试验数据．分析了不同弹丸速度下两种靶体的开坑特性。引入了钢纤维混凝土材料韧度R,利用能反映材料韧度作用的修正ACE公式对侵彻深度进行了计算,计算结果与试验数据相吻合。并通过数值计算方法对侵彻过程中弹丸减速度时程曲线进行了分析。研究表明,钢纤维混凝土与相同基体钢筋混凝土相比具有良好的抗侵彻性能,且随弹丸速度提高作用愈显著。     

弹丸侵彻双层钢板的三维数值模拟

应用ANSYS／LS-DYNA分析技术对弹丸侵彻双层均质钢板进行数值分析,获取了弹丸侵彻钢板的速度、加速度变化曲线和规律,以期为硬目标侵彻引信设计中的参数优化及抗高过载加速度传感器的选择提供理论依据．利用LS-DYNA有限元程序,用弹塑性模型建立材料模型,对高速弹丸侵彻均质钢板问题进行了数值模拟,为引信设计提供参考．     

EFP对有限厚603靶板侵彻的试验研究

根据EFP对有限厚603靶板侵彻的脉冲X光摄影及靶后破片回收结果,分析了EFP对有限厚603靶板的侵彻规律,进而通过对试验结果的数据处理,获得了EFP对有限厚603靶板极限穿透速度的经验公式.