球缺形药型罩形成EFP的数值模拟及其优化设计

利用ANSYS/LS-DYNA软件对球缺形药型罩形成EFP的过程进行数值模拟,着重分析药型罩厚度和装药的长径比L/D对EFP成型的影响.通过观察EFP成型过程图和分析EFP节点的速度曲线图,得到EFP的成型过程与理论分析相符合.在药型罩厚度增加时EFP的速度不断减小、头部越来越钝,随着装药的长径比L/D增大,EFP的速度也在增大,达到L/D=1.75后速度增长减慢.在装药半径为6.5cm的EFP战斗部中的最优设计参数为：药型罩厚度为0.4cm,装药的长径比L/D为1.5.     

药型罩厚度和炸药性能参数对爆炸成型弹丸的影响

利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件,对在同一曲率半径、同一装药长径比条件下不同壁厚的药型罩、不同性能炸药对EFP成型的影响进行了数值模拟,得到成型过程图形及速度曲线;并对比分析,得出了药型罩顶部厚度、炸药种类对EFP成型的影响规律,这为爆炸成型弹丸的研究和设计提供了一定的依据.     

变壁厚球缺型EFP战斗部结构优化设计

为研究聚能装药结构参数对爆炸成型弹丸性能的影响,利用LS-DYNA软件对EFP的成型过程进行三维数值模拟,用正交优化法分析药型罩壁厚、曲率半径、罩口罩顶壁厚比、壳体厚度对EFP成型的影响规律。结果表明:药型罩壁厚是影响EFP速度的主要因素;并得知口径为40mm变壁厚球缺型EFP,当药型罩顶壁厚为2.1mm、曲率半径为30mm、罩口罩顶壁厚比为0.4、壳体厚度为2mm时,EFP具有高的初速、流线外形、高密实度、大长径比。     

隔板结构参数对EFP成型的影响

为研究隔板在聚能装药结构中的应用问题,采用LS-DYNA仿真软件,以装药口径80 mm、药型罩曲率半径和厚度分别为80 mm和5 mm的聚能装药结构为例,针对隔板的结构参数(隔板直径d,隔板圆柱高度s和罩顶药高h)对EFP成型的影响进行了数值模拟研究,并且利用正交优化的设计方法计算了各因素对EFP速度和长径比的影响因子.通过数值模拟得出了不同因素对EFP成型过程中速度和长径比的影响,获得了EFP成型较好的隔板结构参数,其中隔板直径d为48 mm,隔板圆柱部高度s和罩顶药高h分别为15 mm和24 mm.正交优化结果表明,各因素对EFP头部速度影响的主次顺序为h,s,d,对长径比影响的主次顺序为d,h,s.     

双锥形线性EFP设计与仿真研究

基于双锥形药型罩的优点,采用线性EFP设计思想,提出了一种双锥结构的LEFP的设计方法.将线性EFP的药型罩设计成双锥形结构,应用ANSYS/LS-DYNA软件对其进行数值模拟仿真,分析了不同双锥位置时线性EFP的初速及侵彻钢靶效果.结果表明:合适的双锥结构较常规锥形罩可以明显提高该种战斗部的毁伤效果,从而为提高LEFP的防空反导能力提供参考依据.     

某椭圆形药型罩的设计与数值模拟研究

本文提出了某种椭圆形药型罩的设计方法,并对部分模型进行了数值模拟计算,计算结果显示,椭圆药型罩继承了正圆曲线药型罩的优点,并且具有其他种类药型罩不具备的特点,使之成为EFP、JPC、SSJ类装药结构较好的选择对象.     

激光熔覆过程光束能量衰减的模拟

为了应用能量守恒对同轴送粉激光熔覆中的熔覆层性能进行精确计算,研究了激光束穿过粉末云时能量的衰减现象和衰减规律.利用流体软件模拟实际喷嘴喷粉的过程,并利用有限元软件模拟激光束穿过粉末云的能量衰减规律,得到了激光-粉末相互作用区域内粉末云质量浓度随z轴的分布曲线,以及不同激光功率下和不同粉末云质量浓度下,从喷嘴出口到基材之间粉末云对激光衰减率的变化曲线.结果表明:激光束穿过粉末云的过程中,未到粉末交汇处时光强衰减较弱,汇聚处能量衰减明显.对衰减率进行定量研究可以很好地用于熔池温度场的精确计算.     

曲率半径和壁厚对EFP成形性能的影响

就等壁厚球缺药形罩的曲率半径、壁厚对EFP成形性能的影响进行研究,利用有限元分析软件对曲率半径、壁厚对EFP成形的影响进行一系列数值模拟,根据模拟结果描绘出曲率半径和壁厚对EFP速度和长径比的影响程度曲线,为进行EFP优化设计提供了参考依据.     

双面槽药型罩参数对MEFP成型影响的数值模拟

在整体式药型罩内外面预制沟槽将药型罩划分为三部分,设计一种新型MEFP战斗部。应用LS-DYNA软件对其成型过程进行数值模拟,研究刻槽参数对成型的影响,得到刻槽深度及药型罩曲率半径比与子EFP长径比的关系曲线。结果表明,刻槽深度与曲率半径比对MEFP的成型有较明显的影响。刻槽深度在1/7H～1/5H之间、曲率半径比在1.25～1.5之间时,双面刻槽药型罩MEFP形成的子EFP长径比在3～5之间,成型较为理想。     

曲率半径和壁厚对EFP成形性能的影响

就等壁厚球缺药形罩的曲率半径、壁厚对EFP成形性能的影响进行研究．利用有限元分析软件对曲率半径、壁厚对EFP成形的影响进行一系列数值模拟。根据模拟结果描绘出曲率半径和壁厚对EFP速度和长径比的影响程度曲线。为进行EFP优化设计提供了参考依据．     

超大口径药形罩强力旋压应力应变场有限元分析

药型罩应力应变场的分布规律分析是研究其成形机理的基础和前提。基于ABAQUA/Explicit平台建立超大口径药型罩强力旋压三维有限元模型,通过数值模拟对药型罩强力旋压成形过程应力应变场的分布规律进行了分析,研究表明,药型罩的圆角处和接触区应力值较大,在强力旋压过程中该区域容易破裂,实际生产中应予以关注。     

计入尾涡衰减影响的船舶螺旋桨扰动场数值分析

依据库塔条件反映物理真实的基本精神,考虑尾涡强度沿流线衰减,修正了Morino数值库塔条件,建立了考虑泄出自由涡衰减影响的螺旋桨面元计算模型.主要通过数值计算结果说明涡的衰减方式基本满足指数衰减规律.将这种数值库塔条件应用到螺旋桨扰动场的数值分析中,讨论了相关参数的确定原则和具体方法,该计算模型可以较准确地预测船舶螺旋桨扰动场,为理论研究船舶螺旋桨的激振力和噪音、桨舵干扰提供了一个新途径.数值分析结果证明,考虑涡强衰减的螺旋桨面元计算模型是可行的.     

岩体中软弱夹层影响爆炸波传播规律的数值分析

为了模拟岩体中软弱夹层对爆炸波传播衰减的影响,在块体离散元的基础上改进了数值计算方法（包括基本方程、求解步骤、能量耗散等效模式）,使其适合模拟爆源的特点、岩体中软弱夹层的性质以及应力波的传播衰减规律.用该方法建立了含软弱夹层岩体和爆源的数值模型,对岩体中软弱夹层影响爆炸波的传播衰减规律进行了数值试验.结果表明：软弱夹层前后爆炸波的振动速度峰值差别很大,存在量级上的差别;软弱夹层与爆源的距离对应力波衰减的影响很大,而夹层厚度影响较小;在两组软弱夹层之间的质点振动持续时间明显延长.数值模拟不仅给出了爆炸波经过软弱夹层的透反射关系,而且描述了不同情况下质点振动的基本形式,可为实际工程提供参考.     

穿越位移不连续结构面的随机地震波模拟

基于非线性位移不连续模型,用半数值半解析方法得到岩体结构面处透射波与反射波质点速度时域显式数值差分格式,编制计算程序模拟随机地震纵波在简单平行多结构面处的传播规律。研究结果表明:随着传过的结构面数目的增多,在特定频率处振幅有先增益后衰减的现象,透射波在时间上有一定延迟。     

Pekeris波导中侧面波矢量场

侧面波作为近距离声场的重要成分,因其现有近似公式误差过大而给近距离声场分析和预报引入较大误差.针对Pekeris波导,在推得矢量场积分公式基础上,经严格的围道积分分析,推得侧面波矢量场积分公式,并对其设计了快速数值积分算法.该算法将侧面波原来的计算精度提高了1～2个数量级.数值分析表明,侧面波声压场与矢量场具有相近的衰减规律:相对于海深的近距离内,衰减率接近球面波;中等距离衰减率近3倍于球面波;远距离衰减率2倍于球面波.在几倍于海深的距离内,侧面波占总声场的主要成分.海试结果与声场理论预报接近,初步验证了该算法的正确性.     

建筑物下爆破震动放大效应的数值模拟

以某隧道爆破施工为背景,运用有限元程序分析了爆破震动高程放大系数K′与爆心距R的水平投影S比值(R/S)的变化特征,由此确定了考虑高程放大效应的爆破震动衰减规律.数值模拟的计算结果指导和优化了爆破施工,现场实测也表明,数值模拟的误差在工程允许的范围内,有助于城市复杂环境下爆破震动效应的预测以及爆破震动放大效应的理论研究.     

青岛海湾大桥混凝土墩的时变可靠度

分析了北方海域混凝土结构时变可靠度产生的原因,通过大量室内冻融试验研究,得出了混凝土结构在冻融作用下的弹性模量、抗拉、抗压等力学性能指标的损伤规律。建立了混凝土墩力学参数随冻融次数的衰减规律,继而转化为强度随时间的衰减规律。推导了混凝土结构在冻融环境下的时变可靠度的计算方法,并应用可靠度理论对海湾桥沧口段航道桥墩柱下部结构进行了数值分析,得出可靠度随时间的变化规律,为维护决策提供依据。     

三维短翼的水动力性能计算研究

针对以速度势为基本变量的船舶螺旋桨面元理论在计算小展弦比三维短翼的水动力性能精度较差的实际情况,考虑自翼梢面元泄出的自由涡,利用简捷的关于扰动速度势的基本积分方程并结合Morino数值库塔条件、压力库塔条件,建立了考虑自翼梢面元泄出的自由涡的三维短翼水动力数值计算模型,以达到提高三维短翼水动力计算精度的目的.为避免在物面上数值求导,用Yanagizawa方法求得物面上的速度分布并通过Bernoulli方程计算三维短翼的压力分布,以此计算三维短翼的升力系数等宏观量.数值分析表明该模型是有效的.进一步考虑涡的衰减,可较好的模拟翼后的流场.     

交通荷载作用下上覆硬壳层软土地基动力响应特征

借助数值模拟软件FLAC3D的动力分析功能,编制了计算模型构建与求解的程序,对交通荷载作用下上覆硬壳层软土地基动力响应特征展开分析.交通荷载作用下产生的动应力在地基土中的传递规律表现出以下特征:不同埋深处,应力时程曲线波动出现短暂的滞后现象;应力水平的高低以及有无硬壳层对于动应力衰减速率影响较大,动应力衰减速率呈现非线性变化特征;动应力沿深度方向的衰减率较静应力明显迅速;上覆硬壳层的存在增大了动应力的影响扩散半径,且动应力在地基土中的扩散路径得以改善.     

PIV技术在喷气织机主喷嘴流场测量中的应用

将粒子图像测速(PIV)技术应用到喷气织机主喷嘴流场测试系统,对观测的粒子图进行处理得到主喷出口速度、矢量图、等速度场图、出口速度衰减图,经分析讨论,得到主喷嘴最大速度范围和速度衰减范围.实验结果揭示了主喷嘴流场分布情况,为数值模拟和进一步研究提供了参考.