柱形破片侵彻钢靶数值模拟研究

为了研究柱形破片对装甲钢靶板的穿甲威力大小,运用AUTODYN-3D仿真软件数值模拟了6 mm×h6 mm的钨合金柱形破片对不同厚度装甲钢靶板的穿透过程,得到了柱形破片极限穿透速度以及穿透剩余速度。结果表明,破片着靶姿态是影响极限穿透速度与剩余速度的重要因素。仿真结果可为装甲目标对柱形破片的易损性研究提供参考。     

Al/PTFE活性破片高速碰撞双层间隔铝靶数值模拟

分析Al/PTFE活性破片高速碰撞双层间隔铝靶作用过程,在AUTODYN-2D平台上采用光滑粒子流体动力（SPH）算法,对Al/PTFE活性破片撞击双层间隔Al靶板的过程进行了数值模拟,得到了双层靶板间距对后靶孔径及着靶速度的影响规律。在相同靶板厚度下,靶板间距为120 mm时,活性弹丸贯穿后靶板的孔径最大;80～120 mm孔径逐渐增大,120～160 mm孔径逐渐减小。弹丸前部分的着靶速度随着靶板间距的增加而减少,而后部分的剩余速度先递减,120 mm的靶板间距达到最小,随后递增。利用一级轻气炮加载Al/PTFE破片作用双层铝靶进行实验,验证数值模拟方法的有效性,活性破片的碎裂是由弹丸撞击产生的冲击波和稀疏波相互作用诱发产生,碎片云的爆燃反应增强了对后靶板的毁伤,使得活性破片对后靶板的毁伤效应增强。     

Q235钢单层及接触式多层板对卵形头弹抗侵彻特性

利用轻气炮进行卵形头杆弹正撞击单层板和等厚接触式三层板的试验,得到了这两种结构靶体的初始-剩余速度曲线以及弹道极限。研究靶体结构对其抗侵彻特性的影响,包括靶板的失效模式和抗侵彻性能。采用ABAQUS/EXPLICIT数值模拟软件对杆弹撞击金属板的过程进行数值模拟研究。通过对比数值模拟和试验结果,验证了数值模拟模型和参数的有效性。研究结果表明:试验与数值模拟计算结果两者之间一致。此外,靶体从单层板过渡到三层板,靶体的主要失效模式从花瓣开裂转变到盘式隆起。     

弹丸侵彻混凝土靶面的数值模拟与分析

对延时引信弹丸侵彻混凝土靶面进行数值模拟与分析,利用分析软件ANSYS中的LS-DYDA模块,采用仿真与数值分析的方法,分析出弹丸侵彻混凝土靶面的速度及加速度变化曲线,并通过对数据的分析与延伸计算,为检靶技术研究提供理论依据。     

断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击的影响

为了解TC4钛合金的抗冲击力学性能,利用一级轻气炮进行了卵形头弹冲击TC4钛合金靶板的试验,撞击速度范围为125.9~240.0 m/s。通过撞击试验获得弹体的初始-剩余速度以及靶板的失效破坏模式,并利用公式拟合弹体初始-剩余速度得到弹道极限速度。利用ABAQUS/Explicit有限元软件建立弹体冲击靶体的三维模型,研究断裂准则对TC4钛合金板抗卵形头弹冲击性能的影响,分别采用不同断裂准则进行数值模拟,并将数值模拟预测结果与试验结果进行对比。研究结果表明,从弹道极限和失效破坏模式综合考虑,Hancock-Mackenzie (H-M) 准则预测的结果与试验结果更接近,说明考虑失效应变随应力三轴度的变化关系能提高数值仿真精度。     

穿爆弹对靶板侵彻能力仿真

为研究在一定着角、着速下穿爆弹对靶板的侵彻能力情况,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行建模,对穿爆弹侵彻过程进行数值模拟,再现了侵彻过程,对比仿真结果,得出一定着角、着速下穿爆弹穿透靶板的极限厚度为20mm,为穿爆弹结构的设计提供了依据。     

航空机载弹药着速对侵彻靶板影响的仿真分析

航空机载侵彻型弹药由于姿态调整及过载冲击的影响，对着靶速度有一定的要求，利用冲击波理论对极限撞击速度进行理论计算。应用ANSYS／LS—DYNA分析技术对航空抛撒侵彻型弹药侵彻混凝土靶板进行分析，获取各着速下侵彻过程的速度、加速度曲线，结合极限撞击速度的理论计算值与模拟值比较分析，得到着速对靶板侵彻效果的影响，为引信抗冲击过载加速度传感器的设计及加速发动机功率的选择提供理论支持。     

截卵形弹丸斜穿甲均质薄靶剩余速度的理论分析

为了计算截卵形弹丸斜穿甲均质薄靶剩余速度,建立截卵形弹丸侵彻均质薄板的有限元模型,对截卵形弹丸侵彻均质薄靶的过程进行了数值模拟,获得了均质靶板破口形貌和弹丸剩余速度,数值模拟结果均与实验结果相符,表明所建立的截卵形弹丸侵彻均质薄板仿真计算模型和所采取的材料模型及参数是合理的。在此基础上,对同一弹丸以不同入射角侵彻不同厚度薄靶的过程进行了数值模拟,得到了弹丸入射角和靶板厚度对弹丸剩余速度的影响。利用量纲分析方法,分析得出弹丸斜侵彻均质薄板后的剩余速度与弹丸初始速度的比值仅与弹丸入射角和靶板相对厚度两个无量纲量有关。利用弹丸剩余速度数值仿真结果,对量纲分析得出的剩余速度计算公式进行拟合,得到了弹丸斜侵彻均质薄板的剩余速度理论计算公式,并通过对比数值模拟结果和理论公式计算结果,对理论计算公式进行验证,表明建立的剩余速度理论计算公式有效。     

靶板厚度对破片声发射信号特征的影响研究

为研究铝合金靶板厚度对靶板声发射信号特征参数的影响,对直径8 mm球形破片侵彻不同厚度铝合金靶板进行数值模拟研究,获得靶板侵彻过程中的声发射信号。仿真分析不同速度下靶板厚度对破片侵彻过程中声发射信号特征参数的变化,研究发现：靶板厚度在3 mm～10 mm范围的声发射信号特征值幅度随破片速度的增大而增大;根据靶板厚度与靶板声发射信号特征参数的关系,选择合适厚度靶板对破片声发射信号进行分析。     

钨合金破片斜侵彻铝板极限速度研究

利用ANSYS/LS-DYNA3D三维动力学有限元软件,对8g钨合金块状破片斜侵彻硬质铝板的过程进行了数值模拟及实弹侵彻实验,获得了在不同着靶角度下的极限穿透速度V50,结果表明:实验和仿真结果基本吻合,随着着靶角度的增大,V50也不断的增大。验证了数值模拟方法的有效性,同时,为杀伤破片最佳初速度的确定提供了一定的参考依据。     

Kevlar-129纤维复合材料的弹道侵彻数值仿真

基于 AUTODYN有限元软件,研究了Kevlar-129纤维增强复合材料的抗侵彻性能。通过质量为10 g的 FSP破片对厚度为8、10、12、14、16以及18 mm 的六组 Kevlar 纤维靶板进行撞击模拟,获得了 FSP破片贯穿6组靶板的弹道极限,并分析了靶板的弹道极限、比吸收能随板厚的变化关系。结果表明,在板厚8-18 mm范围内,Kevlar纤维靶板的弹道极限随板厚的增加呈线性增长；在此范围内,靶板的比吸收能也呈近似线性增长,但在板厚为10-16 mm时,增长稍缓。对比还发现,比吸收能随板厚的变化规律与靶板面密度的变化规律几乎相同,二者都可用于描述Kevlar-129纤维复合材料靶板在 FSP 破片碰撞下比吸收能的变化。     

Kevlar-129纤维复合材料的弹道侵彻数值仿真（英文）

基于AUTODYN有限元软件,研究了Kevlar-129纤维增强复合材料的抗侵彻性能。通过质量为10g的FSP破片对厚度为8、10、12、14、16以及18mm的六组Kevlar纤维靶板进行撞击模拟,获得了FSP破片贯穿6组靶板的弹道极限,并分析了靶板的弹道极限、比吸收能随板厚的变化关系。结果表明,在板厚8-18mm范围内,Kevlar纤维靶板的弹道极限随板厚的增加呈线性增长;在此范围内,靶板的比吸收能也呈近似线性增长,但在板厚为10-16mm时,增长稍缓。对比还发现,比吸收能随板厚的变化规律与靶板面密度的变化规律几乎相同,二者都可用于描述Kevlar-129纤维复合材料靶板在FSP破片碰撞下比吸收能的变化。     

前级装药侵彻混凝土靶板的仿真和实验研究

根据串联战斗部前级装药的特点,设计出了4种结构的聚能装药。利用有限元软件LS-DYNA对半球罩、大锥角罩、双锥罩聚能装药和球锥罩的射流成型和对混凝土靶板的侵彻进行了数值模拟,并对结果进行了对比分析;然后,通过试验对球锥罩装药进行研究,所得结果与模拟结果一致。结果表明：球锥罩装药对混凝土靶板侵彻深度和孔径都比较合理,适合做双级串联随进战斗部的前级装药。     

超高速弹丸连续侵彻靶板仿真研究

试验验证超高速弹丸连续侵彻靶板时的侵彻效果代价过大,数值模拟预测提供了新的解决途径.建立了超高速弹丸与连续靶板模型,利用ABAQUS软件,结合Mie-Grüneisen状态方程、Johnson-Cook本构方程和Johnson-Cook断裂准则,对钨合金弹丸2km/s初速下连续侵彻钢质靶板进行仿真研究.超高速弹丸可连续侵彻6层厚度为30mm的靶板,相邻靶板受到了弹丸与飞溅单元的共同冲击,最后2块靶板主要受到飞溅单元的冲击.超高速弹丸每穿透一层靶板,头部及弹体表层发生着侵蚀变化、能量损失与速度变化.充塞穿甲是超高速动能弹的典型穿甲形式,穿甲威力大.数值模拟有助于认识超高速弹丸连续侵彻靶板的过程.     

2A12铝合金单层板对平头弹抗撞击特性研究

为研究2A12铝合金板的抗冲击特性,进行了平头弹体撞击6 mm厚度的铝合金板实验研究,撞击速度范围为120 m/s～330 m/s,分析弹体初始速度对靶板抗冲击性能的影响.由实验数据拟合得到弹体弹道极限和速度曲线,结果表明,随弹体初速的增大,靶板的能量吸收率先骤减后趋于稳定.靶板主要发生剪切冲塞破坏,并且靶板结构变形随...     

小型混凝土铣刨机铣刨过程仿真

使用Johnson-Cook材料本构模型和Shear Failure失效准则建立了水泥混凝土的有限元模型,应用ABAQUS有限元分析软件对水泥混凝土在小型混凝土铣刨机铣刨刀片冲击载荷作用下的动力响应进行了数值模拟。主要分析了不同的铣刨深度、铣刨速度、进给速度对冲击力的影响规律。模拟结果显示,冲击力随着铣刨深度的增大而增大,随着铣刨速度的增大而增大,进给速度的增大对冲击力影响不大。模拟结果为小型混凝土铣刨机铣刨刀片对混凝土的铣刨工艺提供了理论参考。     

汽车横梁拉深成形的有限元分析

建立了汽车横梁拉深的有限元三维模型,对其拉深成形过程进行了数值模拟,并与实验结果对比分析,说明数值模拟方法的可行性。在此基础上讨论了摩擦润滑条件、压边力和凸模的虚拟冲压速度对板料拉深过程的影响。通过有限元模拟分析方法得到最佳压边力数值,然后通过综合分析数值模拟结果和拉深实验结果确定了实际拉深过程中的最佳压边力。结果表明,在实际拉深过程中要尽量减小模具和板料的摩擦;在模拟拉深成形时,当虚拟冲压速度大于一定值时,会使模拟结果严重失真,因此,汽车横梁拉深数值模拟时最大虚拟冲压速度不要大于2000mm／s。     

基于双流体模型的简易化两相搅拌流场数值模拟

基于双流体模型对混凝土搅拌运输车搅拌筒内搅拌介质进行了简易化的数值模拟,为搅拌筒参数优劣评定提供了有效的参照模型。即将混凝土搅拌运输车搅拌筒中搅拌介质(石子与泥浆)的流固多相处理成密度不同且互相贯穿的介质,以搅拌筒和搅拌叶片为动态边界条件,在流体有限元理论下,实现了基于搅拌筒设计参数变化的简易化多相流场数值模拟。从而在混凝土搅拌运输车搅拌筒数字化设计过程中,在对参数的优劣(减小搅拌介质的离析度和提高搅拌筒的出料速度等)评定时,提供了定量化、可视化的参照模型。     

基于双流体模型的简易化两相揣拌流场数值模拟

基于双流体模型对混凝土搅拌运输车搅拌筒内搅拌介质进行了简易化的数值模拟,为搅拌筒参数优劣评定提供了有效的参照模型.即将混凝土搅拌运输车搅拌筒中搅拌介质(石子与泥浆)的流固多相处理成密度不同且互相贯穿的介质,以搅拌筒和搅拌叶片为动态边界条件,在流体有限元理论下,实现了基于搅拌筒设计参数变化的简易化多相流场数值模拟.从而在混凝土搅拌运输车搅拌筒数字化设计过程中,在对参数的优劣(减小搅拌介质的离析度和提高搅拌筒的出料速度等)评定时,提供了定量化、可视化的参照模型.     

双腔室自振脉冲喷嘴空化射流数值模拟

以风琴管喷嘴为基础,串联一个谐振腔形成双腔室自激振荡脉冲喷嘴,利用Fluent对其流场进行数值模拟,分析射流靶距、二级谐振腔腔长比、腔径比的变化对空化射流流场的影响。结果表明：谐振腔尺寸过大或过小均会影响涡环结构的形成,进而影响空化效果。当谐振腔腔长比为0.77、腔径比为2.6时,谐振腔内涡环结构对称性好,轴向含气率高,射流速度较高,该结构利于清洗效率的提高。靶面滞止压力可对空化效果产生影响。当射流靶距较小时,在滞止压力的作用下二级谐振腔无涡环结构产生,轴向含气率较低。当靶距增加到18 mm时滞止压力产生的影响减小,轴向含气率明显提高,因此清洗靶距应至少为18 mm。但靶距的增加会降低射流到达靶面的动能,因此最佳靶距应取18 mm。