爆轰驱动金属圆筒的能量转换与破片初速模型

基于爆轰产物的JWL状态方程和Taylor破裂判据,从能量守恒出发推导了一种考虑膨胀细节的爆轰驱动金属圆筒能量转换与破片初速模型。选用无氧铜、45^#钢和6061铝合金3种材料进行压装TNT炸药驱动的圆筒试验。对比试验的膨胀轨迹与膨胀速度和模型计算结果,表明所建立的爆轰驱动模型综合考虑了炸药-金属系统驱动的膨胀过程和力学性能因素,相比格尼公式只单一考虑炸药爆轰参数的驱动能力,更全面地考虑爆轰驱动影响因素,计算结果更具有针对性和适用性。     

动能侵彻体冲击带壳炸药装药的爆燃失效

针对动能侵彻体冲击下带壳炸药装药的失效问题,分析了炸药装药不同反应情况驱动壳体速度,提出用等效格尼速度或等效格尼能表征炸药装药失效等级,相应给出了求解等效格尼速度和等效格尼能的方法。基于等效格尼速度对带壳炸药装药失效等级进行了划分并得到判据,提出爆燃失效是一种有效的失效理念。结合实验、数值模拟和解析计算研究了动能侵彻体冲击下带壳B炸药的爆燃失效问题,分析了爆燃失效与正常爆轰失效的关系,结果显示当等效格尼速度约为正常爆轰反应条件下的1%时,可视为邻近炸药装药爆燃失效的下限值。     

基于陶瓷微粒的非致命战斗部作用方式研究

为了研究陶瓷微粒在炸药驱动下的强度性能和装药结构对炸药爆轰能量的影响,文中将以球形陶瓷微粒与TNT进行混合装药试验为基础,应用LS-DYNA程序,对一种新的战斗部作用方式进行仿真研究,并绘制了陶瓷微粒在炸药爆轰驱动下的速度变化曲线。结果表明,陶瓷的强度完全满足要求,该作用方式可以对爆轰能量进行有效控制,且模拟结果与试验数据有较好的一致性。     

高应变率加载下金属柱壳断裂的实验研究

针对高应变率加载下金属柱壳复杂动力学响应,采用高速分幅相机和多普勒探测系统阵列联合测试了钛合金柱壳在内置炸药加载下膨胀、断裂直至整体破碎的表面动态图像和局部区域的速度历史剖面。通过对比分析估算了表面裂纹萌生及爆轰产物泄露时刻的工程应变,观察表面断裂模式并获得裂纹萌生扩展与速度剖面的关联;并从回收破片断口形貌确定柱壳整体失效的断裂特征。     

HNS-Ⅳ炸药JWL状态方程研究

为了研究HNS-Ⅳ炸药在小尺寸下爆轰产物状态方程,采用Φ10mm直径小圆筒试验研究了HNS-Ⅳ炸药的做功能力,获得了圆筒壁膨胀位移、速度与时间的关系;利用非线性有限元动力学程序Ansys/Ls-Dyna,对圆筒试验进行了数值模拟;通过与试验结果相比较,得到了HNS-Ⅳ炸药爆轰产物JWL状态方程参数;采用双灵敏度激光速度干涉仪(VISAR)测量了HNS-Ⅳ炸药的平面一维爆轰驱动飞片的速度历程,并进行了数值模拟计算,从而验证了HNS-Ⅳ炸药爆轰产物状态方程的有效性。     

CL-20基炸药爆轰产物JWL状态方程实验标定方法研究

CL-20炸药能量较高,其爆轰性能是倍受关注的核心问题之一,获得CL-20炸药爆轰产物的状态方程参数可以进一步研究CL-20炸药的做功能力和能量释放规律。设计了有约束炸药驱动金属平板实验装置,用激光位移干涉仪测量了C-1炸药(CL-20/Binder/96/4)驱动下金属平板的运动速度。对炸药驱动金属平板实验进行数值模拟计算,标定了C-1炸药爆轰产物JWL状态方程参数。通过炸药标准圆筒实验及炸药与窗口界面粒子速度实验验证了方程参数的准确性。设计的有约束炸药驱动金属平板实验为标定高能炸药的爆轰产物状态方程参数提供了新方法。     

非标准圆筒装药爆轰驱动的试验研究

为了准确预测破片初速,研究爆轰驱动金属柱壳膨胀与断裂的过程细节和内在物理机制。设计梯恩梯炸药爆轰驱动不同壁厚的50SiMnVB钢和45号钢柱壳试验,采用高速转镜式分幅相机和光子多普勒测速仪联合同步测试和诊断,获得金属柱壳膨胀破裂过程的图像信息及膨胀速度历史,揭示了冲击波加载效应和金属柱壳破裂后继续加速过程的趋势和规律。结果表明：相同密度壳体材料随着壳体壁厚的增加,其外表面膨胀速度的振荡幅值增大、脉动次数增多,破裂模式由纯剪切转变为拉剪混合;由于壳体壁厚以及由此产生的不同载荷系数,45号钢壳体破裂时刻都晚于50SiMnVB钢壳体,且随着壁厚的增大,破裂时刻和膨胀破裂半径相差越大,但由于壳体破裂后爆轰产物的继续加速作用,相同壁厚的两种钢壳体膨胀最终状态基本接近。     

应用炸药的示性值作为能量输出指标的研究

本文提出了炸药示性值的概念及其计算方法,并导出计算炸药的爆速、爆轰压、爆轰产物比动能、比冲量、炸痕深度、弹道臼炮值、圆筒试验比动能、侵彻深度、Gurney速度以及飞片速度的示性值公式。与已知计算方法相比,示性值公式具有一定的优点。本文认为炸药的能量输出指标应该与其爆轰参数、爆炸功呈函数关系。炸药的示性值满足了能量输出指标应具备的条件,因此它可以作为炸药的能量输出指标。     

模拟战斗部对混凝土侵彻与爆炸耦合作用的计算

利用SPH算法给出战斗部对混凝土先侵彻后爆炸的数值分析.在侵彻阶段弹体划分成Lagrangian标准有限元网格,而混凝土则划分成光滑粒子.在启动炸药爆轰计算前将弹体材料的有限元网格也转换成光滑粒子.给出了中止爆炸计算的准则.通过侵彻与爆炸耦合的二维计算给出了弹坑的最终体积和战斗部壳体膨胀速度的历史曲线及爆轰产物的压力过程曲线,其中最大压力与C-J爆轰压力一致,这说明本文算法是有效的.     

亚毫米气隙和垫层对爆轰驱动飞片的影响规律

为了获取亚毫米气隙、垫层对三氨基三硝基苯(TATB)基炸药爆轰驱动飞片的影响规律,设计了亚毫米尺度气隙、垫层的精密爆轰实验,利用光子多普勒激光干涉测试技术获取了TATB基炸药在亚毫米气隙、垫层影响下的爆轰驱动飞片运动历程.实验结果表明,相较于飞片炸药紧贴状态,有亚毫米硅泡沫垫层时,飞片的起跳速度降低,最终速度反而有所提高(约20 m·s-1、占比1％);而气隙对飞片运动的影响更大,最终速度提高更多(50 m·s-1、2％).同时开展了亚毫米气隙影响的数值模拟研究,结果表明,点起爆和线起爆的不同起爆方式对于飞片的运动速度历程有一定影响,但是在不同起爆方式下,气隙增大均有利于提高飞片的最终速度.亚毫米气隙对爆轰驱动飞片影响规律的理论分析结果显示,亚毫米气隙的引入使爆轰产物经过等熵膨胀后再与飞片相互作用,作用强度降低,系统熵增减小,驱动飞片的能量增加,造成了飞片最终速度的提高.不同气隙尺度下,主导机制的不同会带来对飞片运动速度历程影响规律的差别.     

潜射内弹道性能折算与评估方法

潜射内弹道性能试验具有小子样异总体的特点,通过对环境因子进行Monte Carlo估计,来获取潜射内弹道性能参数的统计规律以及不同状态性能的折算关系,这是基于环境因子仿真的性能折算评估方法。在此基础上提出了采用多元回归筛选环境因素的方法,全面分析了正态环境因子的影响因素,可进一步提高正态环境因子的估值精度;介绍了仿真评估软件系统的构成及仿真实验的设计方法,以速度环境因子估计为例,给出了主要环境因素的相关系数和环境因子的仿真估计结果,可有效进行非设计状态试验数据的转换、性能折算与评估。     

穿甲弹垂直侵彻陶瓷复合靶弹道极限速度的研究

为研究7.62 mm穿甲弹垂直侵彻陶瓷金属复合靶板的弹道极限速度,基于能量守恒提出一种改进的理论分析模型,进行了7.62 mm穿甲子弹侵彻陶瓷/装甲钢复合靶板的试验研究,并通过理论分析的方法对试验结果进行验证计算。研究结果发现:陶瓷/装甲钢复合靶板利用该理论分析模型计算出的弹道极限速度与弹道试验结果吻合的较好;综合理论分析和数值模拟分析结果,得出弹道极限速度与陶瓷锥质量正相关。基于理论模型的可靠性,可预测不同复合靶板厚度下弹芯剩余高度,得出陶瓷厚度是决定弹芯剩余高度主要因素。     

起爆点偏移对聚能射流的影响研究

利用有限元分析软件对起爆点偏离中轴的情况下产生的射流进行数值模拟。采用相同的装药结构,对5种不同偏移量的模型进行研究,分析不同偏离程度下射流的形成过程、形状和速度。结果表明:起爆点偏移使射流向相反的方向射出,偏移量增大使左右两侧微元的压垮速度差异增大,射流更加倾斜;偏离量越大射流头部速度的垂直分量越小,水平分量越大。数值模拟的结果也验证了斜射流形成的理论。     

地空导弹部队战斗力定量评估方法

根据对地空导弹部队战斗力的探讨，提出了地空导弹部队战斗力定量评估的概念，用武器效能分析方法，给出了影响战斗力的主要因素的函数关系。并建立了各因素与主要指标的函数关系，实现对战斗力指标的定量分析和评估，给出了战斗力定量评估的具体方法。     

亚半球罩形成杆式射流正交设计的数值分析

为研究亚半球罩形成杆式射流的成型因素,利用非线性动力学软件AUTODYN-2D对其成型过程进行数值模拟.分析亚半球罩外曲率半径、罩高、壁厚和装药长径比4种因素对杆式射流头部速度以及头尾速度差的影响规律,在此基础上对4种因素影响杆式射流的头部速度和头尾速度差的主次关系进行正交设计研究,并通过数据处理得到4种因素各水平的最优组合.研究结果表明:随着装药长径比、亚半球罩外曲率半径、罩高的增大以及亚半球罩壁厚的减小,杆式射流的头部速度和头尾速度差增大;装药长径比是影响头部速度的主要因素,外曲率半径对头部速度影响最小;罩高是影响头尾速度差的主要因素,外曲率半径和壁厚对头尾速度差影响较小.该研究可为杆式射流结构优化提供参考价值.     

某车载榴弹炮射击密集度超差因素分析

利用理论分析和实弹射击试验研究相结合的方法,对某车载榴弹炮的射击密集度超差因素进行探讨研究。通过对某车载榴弹炮射击密集度超差因素进行摸排分析,得到了炮口初速和上架联接螺栓松动是该炮射击密集度超差的主要原因。为了验证摸排结果的正确性,利用所建立的炮口初速影响密集度模型和螺栓松动影响炮架刚度模型进行理论层面上的推断,通过密集度试验,其结果与理论预测值也基本一致。     

应用灰色系统理论研究爆炸成型弹丸速度的影响因素

利用理论公式和数值模拟方法计算出12种不同方案下药型罩为大锥角型的EFP速度,应用灰色系统理论对所考虑的因素进行分析,建立了各个因素与EFP速度之间的灰关联度矩阵.通过对灰关联度矩阵的分析,得到了影响EFP速度的主要因素依次为装药密度、炸药爆轰速度、药型罩锥角、药型罩直径、装药高度和药型罩壁厚,对EFP的药型罩设计和装药结构设计具有重要参考价值.     

三维编织碳纤维/环氧复合材料的磨损特性研究

采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂(记为C_(3D)/EP)复合材料,对其摩擦磨损动力学进行了研究,讨论了载荷及滑动速度等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响及磨损机理。结果表明,复合材料的摩擦因数和磨损率随着载荷的增加单调降低。滑动速度对复合材料的摩擦因数影响较小,但对磨损率影响较大。滑动速度较高时,磨损率较低。低速低载时复合材料的磨损机制主要为疲劳和粘着磨损,反之以粘着为主。     

不同端盖厚度的圆柱形装药壳体破片初速分布

端盖厚度是杀伤战斗部威力精准设计时需考虑的重要因素之一,为此开展了一端中心起爆且带不同厚度端盖的圆柱形装药壳体破片初速分布特性的研究。基于理论分析和SPH数值仿真方法,建立不同厚度端盖的圆柱形装药壳体数值模型,进而提出破片初速轴向分布理论计算公式。结果表明：随着端盖厚度的增加,轴向稀疏波作用递减,壳体两端破片速度相应增加;爆轰产物加速效应是起爆端破片增速的主因,爆轰波加速效应是非起爆端破片增速的主因;相对起爆端,非起爆端破片加速更为显著。得到的公式更适用于工程中不同端盖厚度和材质的条件,误差显著减小,可为有关杀伤战斗部破片参数精准设计提供参考。     

炮口初速预测方法综述

为提高火炮的射击精度,对炮口初速预测方法进行研讨。根据火炮膛压的复杂特性,结合理论推导,提 出影响火炮初速的主要因素及条件,通过相关资料,将现有的炮口初速预测分为经验公式法、解析函数法、物理对 照法和数值分析法,分别对其进行描述与分析,总结出火炮在不同使用条件及发射弹序下的初速变化规律,并对各 类方法的适用范围以及技术发展趋势进行阐述。研究结果表明,利用规律来提高预测精度将成为重要发展发向之一。