舱室内爆毁伤效应数值模拟

为了分析半穿甲战斗部击穿舰舷防护结构后,在舱室内部爆炸产生的毁伤效应,运用非线性动力学有限元软件ANSYS/LSDYNA对舱室内爆毁伤过程进行了数值模拟。根据仿真结果,详细分析舱室内爆毁伤全过程,并研究舱壁厚度、炸药质量及炸点位置对舱室内爆毁伤效应的影响。结果表明:各舱壁之间的焊接处最容易发生失效破坏,且各舱壁的毁伤模式均有显著差异;随着舱壁厚度的增加、炸药质量的减小,舱室由整体分解与局部破口的复合毁伤模式,向焊缝撕裂破坏毁伤模式转变;当炸点位置不同时,舱室毁伤模式有显著区别,炸点位置不在舱室中心时,舱室出现花瓣撕裂毁伤模式。可为舰船防护以及导弹炸点位置的确定提供参考。     

舱室内爆毁伤效应数值模拟

为了分析半穿甲战斗部击穿舰舷防护结构后,在舱室内部爆炸产生的毁伤效应,运用非线性动力学有限元软件ANSYS/LSDYNA对舱室内爆毁伤过程进行了数值模拟。根据仿真结果,详细分析舱室内爆毁伤全过程,并研究舱壁厚度、炸药质量及炸点位置对舱室内爆毁伤效应的影响。结果表明:各舱壁之间的焊接处最容易发生失效破坏,且各舱壁的毁伤模式均有显著差异;随着舱壁厚度的增加、炸药质量的减小,舱室由整体分解与局部破口的复合毁伤模式,向焊缝撕裂破坏毁伤模式转变;当炸点位置不同时,舱室毁伤模式有显著区别,炸点位置不在舱室中心时,舱室出现花瓣撕裂毁伤模式。可为舰船防护以及导弹炸点位置的确定提供参考。     

EFP对反舰导弹发动机舱的侵彻毁伤机理研究

分析了典型反舰导弹发动机舱结构特点和毁伤机理,建立反舰导弹发动机舱的等效靶有限元模型,利用LS-DYNA仿真计算了EFP对反舰导弹发动机舱的冲击毁伤效应,为舰载反导弹药的设计和反舰导弹发动机舱的防护奠定了基础.     

偏转式抗侵彻防护技术研究现状

随着弹体侵彻能力不断提升,传统“阻挡”的防护设计思想指导下的防护结构为达到防御目标,其质量与尺寸必将不断提高。基于弹体非理想侵彻及侵彻非均匀防护结构中的弹体偏转现象而提出的“偏转”防护思想,使得更加轻质高效的防护结构成为可能。本文以弹体侵彻过程中的各种偏转现象为主要研究对象,综述了偏转式抗侵彻防护技术的研究现状,主要内容包括弹体非理想侵彻过程和弹体侵彻非均匀防护结构过程中的偏转现象,非理想侵彻的过程分析以及影响弹体非理想侵彻过程中偏转程度的主要因素,非均质防护结构偏转弹体的机制,介绍了目前实际应用中较为典型的三种偏转式防护结构形式,并分析了其抗侵彻性能和存在的不足,最后针对目前偏转式抗侵彻防护技术研究现状提出了建议,为高效能偏转式防护结构研究提供参考依据与思路。     

基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价分析

储罐在偶发爆炸载荷作用下易发生结构破坏,致使罐内储液流出,从而造成巨大的经济损失,但采用弱顶设计的储罐在此类事故发生时能减少损失。为此,以立式拱顶储罐为研究对象,综合考虑储罐破坏过程中内部压力、应力以及裂纹扩展等因素,建立了基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价方法。同时,通过数值模拟手段,采用CEL(coupled Euler-Lagrange,耦合欧拉-拉格朗日)流固耦合算法建立了储罐内爆三维有限元模型,对内爆载荷作用下储罐的破坏过程及不同影响因素下储罐的弱顶性能开展研究。计算结果表明：在基于压力和应力的弱顶性能评价中,储罐在90°,135°,180°位置处的峰值压力比大于1,满足弱顶要求;在基于结构断裂的弱顶性能评价中,由于裂纹延伸到液位以下,2条裂纹分别穿过液位1.99 m和5.21 m,储罐不具备弱顶性能。随着储罐容积的增加、液位的升高,储罐的弱顶性能增强。根据计算所得结果,采取在液位以上设置防护圈的方法对储罐进行优化,使得非弱顶储罐满足弱顶结构设计要求。所建立的储罐弱顶性能评价条件可为储罐的弱顶设计及分析提供参考。     

装甲防护材料抗侵彻性能研究现状

目的分析装甲防护材料抗侵彻性能的研究现状,为改进复合装甲的结构设计提供参考。方法对装甲防护材料的抗侵彻研究现状进行论述,并对其应用情况进行分析。结果分别阐述了金属材料(装甲钢、铝合金和钛合金)、陶瓷复合靶板以及纤维增强复合材料(玻璃纤维、芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维)的抗侵彻研究现状,并介绍了其应用情况。结论随着战场环境的日益更新和武器装备的飞速发展,单一的装甲防护材料已难以适应战场环境的不断变化,装甲防护材料将朝着强韧化、轻量化、智能化及多功能化发展。     

侵彻引信存储测试系统设计

侵彻引信配用于侵彻弹药(钻地弹),是对付硬目标的最有效武器.为了准确识别出最佳炸点,达到最大的毁伤效果,需将引信侵彻目标过程中的过载信号予以测量和记录.本文设计了侵彻引信存储测试系统,研究了测试电路和防护结构,实现了采样率100 kHz和量程6万g的性能,具有尺寸小、功耗低、抗过载能力强、数据一致性好等特点,经过了实验室和靶场试验验证.     

聚能装药侵彻体对混凝土基座毁伤效应数值模拟研究

为选定混凝土基座爆破后残高低、块度小的聚能装药结构形式,采用数值模拟方法对比研究了装药量、外径和药型罩壁厚相同条件下60°、120°锥形罩和曲率半径为10.8 cm曲面罩形成的射流或爆炸成型弹丸(EFP)运动特性,及其对混凝土基座垂直侵彻过程和毁伤效应。结果表明：不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的侵彻方式不同。60°药型罩的头部射流先侵彻混凝土基座,随后杵体对孔洞进行扩大,120°药型罩的杵体与射流合并侵彻混凝土基座,而曲面药型罩主要依靠成型弹丸对混凝土基座进行冲击侵彻;混凝土基座的破碎能力与侵彻孔直径相关;孔径越大、能力越强。60°、120°和EFP药型罩侵彻孔直径分别为4.3 cm、5.2 cm和7.0 cm,在侵彻深度范围内形成的裂缝数量、宽度呈现增大趋势;混凝土基座爆破后的残留高度与横向贯通裂缝至底面之间的距离相关,而横向裂缝形成与侵彻体参数、装药量等多个因素相关。对有限尺寸的混凝土基座,大锥角药型罩的聚能装药破碎范围和程度的综合效果较佳,EFP药型罩虽然侵彻能力最弱,爆破作用后混凝土残留高度较大,但在侵彻深度范围内的破碎能力最强。研究不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的爆破效应为毁...     

MCA方法模拟穿甲弹芯的侵彻破坏

装甲、反装甲等武器设计研究必须要穿甲侵彻机理。本文用MCA算法模拟穿甲侵彻过程,直观地描述了高速侵彻时弹靶的破坏变形状态,并在微细观层面上分析了侵彻过程穿甲弹芯的损伤发展及破坏规律。     

层状复合结构抗侵彻性能试验与数值模拟

为研究3层及以上层状复合结构和金属丝缠绕材料(Entangled metallic wire material,EMWM)夹芯复合结构的抗侵彻性能,本文设计了4种复合结构:碳化硅陶瓷/超高分子量聚乙烯/钛合金(SiC/UHMWPE/TC4)、SiC/TC4/UHMWPE、SiC/UHMWPE/EMWM/TC4和SiC/...     

制导炸弹水平侵彻爆炸作用下混凝土重力坝毁伤效应数值仿真

在综合考虑射弹的冲击侵彻作用、破碎弹壳爆炸能损耗、侵彻孔洞对爆轰产物的影响等因素的基础上,通过对制导炸弹GBU-28水平侵彻混凝土重力坝爆炸全过程的三维数值仿真,研究了混凝土重力坝在射弹侵彻爆炸下的动态响应及破坏效应.计算结果表明:侵彻爆炸的毁伤效应主要表现为坝体的局部破坏效应,而且呈现以爆炸作用为主侵彻作用为辅的破坏特征.细长弹药的侵彻爆炸破坏范围的增长主要体现在垂直弹轴方向.     

子弹侵彻靶板研究

为了有效打击地下目标,或是对此类问题的防护,高速弹丸对结构的侵彻毁伤研究越来越受到军事部门的关注,然而通过原型实验费时费力,因此本文在理论分析的基础上,采用ANSYS／LSDYNA软件对整个过程进行数值模拟,描述和动态显示问题的整个过程,可以节约实验投入．为提高弹丸侵彻效果提供参考。     

高速及超高速钻地弹侵彻土壤深度及轨迹的研究

为了对地下掩体进行有效打击,钻地弹在现代战争中受到了广泛的重视．但由于地下掩体深度的不断加深,目前常规钻地弹已无法对其构成威胁．目前世界各国对钻地弹的研究主要集中于其侵彻深度,而对其侵彻轨迹的研究还相对较少,而侵彻轨迹对于深钻地弹的有效打击至关重要．因此,本文在分析三维钻地弹形状及受力的基础上运用空腔膨胀理论推导了三维弹体侵彻深度的解析解,同时,基于微分面积力法,运用ABAQUS有限元软件模拟仿真钻地弹侵彻土壤的空腔膨胀理论模型．为了研究钻地弹侵彻土壤的轨迹,本文针对常规高速钻地弹以及运用弹道导弹携带钻地弹头的超高速钻地弹进行研究．研究表明：本模型可以有效给出了弹体攻角、侵彻角以及弹体质心位置对钻地弹侵彻轨迹的影响以及相应条件下钻地弹侵彻土壤时的过载曲线．在对常规高速钻地弹侵彻轨迹的研究中发现：钻地弹的初始攻角可以使得带有同方向侵彻角的弹体侵彻轨迹优化．     

金属网增强遮弹层抗高速弹体侵彻的数值研究

基于验证的数值模型从弹体侵彻深度、弹坑直径、局部破坏情况和能量变化等方面对金属网增强遮弹层抗高速弹体侵彻的冲击响应进行参数化研究,涉及的参数包括:金属网布置形式、金属丝丝径、金属网孔径和金属网层数.研究表明:在素混凝土遮弹层中加入金属网可以有效降低弹体侵彻深度和剩余速度、减小弹坑直径、改善局部破坏情况、加快弹体初始动能...     

预应力陶瓷组合结构的抗侵彻性能研究

为了满足陶瓷防护结构的轻量化、高韧性的要求,需要采用新型复合结构来提高其在抗侵彻过程中的能量耗散效率。设计了一种预应力型陶瓷组合结构,即应用弹簧施加预应力,将陶瓷、金属边框组合成防护基元,组合防护基元形成预应力陶瓷组合结构。由于进行相关试验比较困难,该文章使用ABAQUS软件进行建模和数值模拟分析。基于量纲分析方法设计了5种速度、5种预应力下组合结构的侵彻数值计算方案,研究预应力对于该组合结构抗侵彻性能的影响规律。结果表明：随着预应力的增加,子弹的残余速度逐渐减小,新型防护结构的抗侵彻性能逐渐提升;并分析了惯性效应、强度效应、变形特性以及预应力相关的无量纲参量的影响规律,提出了该结构在高速冲击下残余速度的表达式。该研究中预应力的引入对新型陶瓷防护结构抗侵彻性能的设计具有较好的参考意义。     

内爆作用下不同类型填充墙对RC框架结构的影响

为了研究内爆作用下不同类型填充墙对RC框架结构的影响,减轻RC框架结构在爆炸荷载作用下的破坏程度,采用ANSYS/LS-DYNA软件对已有的RC框架结构、碳纤维布加固砌块填充墙爆炸试验进行数值模拟。通过模拟结果和试验结果的对比分析,验证了采用的数值模拟方法及参数设置是合理和适用的。在此基础上,通过数值模拟研究2层L型RC框架结构在相同内爆条件下,分别设置普通混凝土砌块填充墙、碳纤维布加固砌块填充墙、加固泄爆组合填充墙时构件的损坏程度。研究结果表明:在相同内爆作用下,设置不同类型填充墙的RC框架结构的破坏程度和破坏形态有明显差异,填充墙体对内爆作用下RC框架结构的影响不容忽视;全面采用碳纤维布加固砌块填充墙虽可减少爆炸引起的墙体碎片飞溅,但会使内爆作用下的RC框架结构产生较为严重的破坏,顾此失彼;与其他两种填充墙相比,采用加固泄爆组合填充墙可以有效减轻内爆作用下RC框架结构的破坏程度,减少爆炸引起的墙体碎片飞溅。     

典型战斗部水下爆炸侵彻仿真

为了研究典型战斗部水下侵彻情况,采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆柱形装药和半球形空穴装药水中爆炸情况进行数值模拟,并分析了两者冲击波压力、气泡直径的变化。结果表明:25μs时,半球形空穴装药近距离产生的冲击波压力是圆柱形装药的3倍多,但随着距离的增大,不同装药的影响逐渐减小;500μs时,半球形空穴装药水中爆炸形成的气泡轴向直径是圆柱形装药的1.5倍。采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆锥形装药战斗部和半球形装药战斗部爆炸成型和水中侵彻情况进行数值模拟,结果表明:半球形装药战斗部形成的射流外形良好,侵彻水层的速度降较小,更适合水中侵彻破坏。     

典型战斗部水下爆炸侵彻仿真

为了研究典型战斗部水下侵彻情况,采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆柱形装药和半球形空穴装药水中爆炸情况进行数值模拟,并分析了两者冲击波压力、气泡直径的变化。结果表明:25μs时,半球形空穴装药近距离产生的冲击波压力是圆柱形装药的3倍多,但随着距离的增大,不同装药的影响逐渐减小;500μs时,半球形空穴装药水中爆炸形成的气泡轴向直径是圆柱形装药的1.5倍。采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆锥形装药战斗部和半球形装药战斗部爆炸成型和水中侵彻情况进行数值模拟,结果表明:半球形装药战斗部形成的射流外形良好,侵彻水层的速度降较小,更适合水中侵彻破坏。     

钨柱破片对装甲钢的侵彻研究

研究典型柱型破片质量、着靶姿态对装甲钢的弹道极限速度(V₅₀)的影响规律,可为战斗部毁伤元设计提供有效的参考数据。通过弹道冲击试验获取了长径比为1,质量5 g的钨柱在0°和90°着靶姿态下对10 mm装甲钢的V₅₀。试验得到钨柱破片纵向正侵彻10 mm装甲钢的V₅₀为745 m/s,横向正侵彻10 mm装甲钢的V₅₀为761 m/s,钨柱破片在侵彻过程中,破片被横向镦粗,破片头部受靶板挤压磨蚀,形成不规则蘑菇头状翻边。基于试验数据的单一性,通过数值模拟获取了不同着靶姿态下3种典型钨柱(3 g, 5 g, 8 g)对10 mm装甲钢板的V₅₀,并探索了着靶姿态和破片质量对V₅₀变化的影响规律,对比试验与数值模拟结果,两者相对误差在10%左右。研究发现,不同着靶姿态下,钨柱破片侵彻装甲钢的V₅₀存在波动区间,破片纵向正着靶时V₅₀最小,破片以40°～60°着靶姿态角着靶时V₅₀最大,钨柱破片V<...