反应装甲干扰射流过程数值模拟

文中应用三维有限元程序(LS-DYNA),对射流侵彻反应装甲飞板运动变形及干扰射流的过程进行数值模拟,对比实验结果,反应装甲飞板运动与变形过程与实验结果基本一致。数值模拟结果还表明:射流斜侵彻反应装甲时,飞板不仅对射流具有"切割"作用,同时还使后续射流发生偏转,射流偏转速度与卵石模型基本吻合。     

聚能射流侵彻运动钢靶的数值仿真

针对聚能射流侵彻运动钢靶的过程进行数值模拟,对比分析炸药性能、炸高和钢靶运动速度对射流侵彻过程产生的影响,以及聚能射流侵彻运动钢靶的毁伤特性.仿真结果表明:运动钢靶速度越高,射流穿透后速度损失越大.为确保对高速运动目标的打击能力,需采用高能炸药作为聚能装药,并合理设计炸高.     

聚能射流对厚壁移动靶的侵彻理论与数值模拟分析

为有效拦截摧毁来袭大壁厚高速运动的导弹和钻地弹,提出了一种采用破甲战斗部的攻击模式。基于虚拟源点理论并采用微元法,将射流微元与厚壁移动靶板的相互作用过程分为两个阶段： 第一阶段,射流微元在侵彻过程中不受靶板侧向力干扰,分析了该过程侵彻深度和孔径的变化规律;第二阶段,射流在侵彻过程中受到靶板的侧向干扰,建立了射流受干扰时的横向漂移速度及受干扰射流的侵彻深度等理论模型。为验证理论模型的正确性,设计了一种40 mm口径聚能装药,通过有限元软件LS-DYNA分析了聚能射流垂直侵彻不同移动速度靶板（0~600 m/s）的侵彻深度及孔径变化规律,同时结合Marmor等^\[17\]的试验数据,与所建理论模型计算结果进行对比。结果表明：破甲战斗部是对付高速运动厚壁战斗部的有效手段,所建理论模型可精确地计算出射流微元在各个阶段的运动状态,从而获得总侵彻深度随靶板运动速度变化的规律;靶板运动速度越高,无干扰侵彻阶段经历时间越短,射流受干扰程度越明显,破甲深度与扩孔孔径也越小。     

椭圆形截面聚能装药射流成型及侵彻特性

为研究椭圆形截面聚能装药射流成型及侵彻特性,以及截面短轴一定时,长短轴之比对椭圆形截面聚能装药射流成型及侵彻特性的影响,开展了截面短轴直径为56 mm,长短轴之比分别为1、1.5、2的椭圆形截面聚能装药在炸高为80 mm下的侵彻深度(DOP)试验,利用ANSYS/LS?DYNA有限元软件对相关椭圆形截面聚能装药的射流成型及靶板侵彻过程进行了数值模拟。结果表明:椭圆形截面聚能装药形成的射流,除射流头部在运动拉伸过程中持续呈凝聚态外,其余部分在运动拉伸后期呈非凝聚态,非凝聚的射流由关于截面长轴面对称分布的两束具有横向速度的流体组成;射流的非凝聚现象将明显降低射流的侵彻能力;截面短轴直径为56 mm,长短轴之比从1变化至1.5时,侵彻深度由150 mm下降至47.5 mm,下降了68.3%,长短轴之比大于1.5时,侵彻能力无明显变化。     

炸高对环形聚能射流侵彻特性的研究

为研究炸高对环形聚能射流侵彻特性的影响,采用LS-DYNA有限元程序及Lagrangian-Eulerian流固耦合算法,对截面对称的小口径环形聚能切割器在不同炸高条件下射流成形及侵彻靶板的物理过程进行数值模拟,重点讨论炸高对切口对称性及侵彻深度的影响。数值模拟结果表明:在侵彻过程的3个阶段,射流依次经历了头部射流垂直侵彻、杵体偏向内壁运动、杵体偏向外壁运动的形态变化;随炸高增大,射流和杵体的偏离越明显,切口越不对称,切口截面形状依次为"漏斗形"、"葫芦形"、"椭圆形";基于工程实际运用,可选取射流发生二次断裂的位置作为最佳炸高。     

水下聚能爆破技术研究

利用有限元软件LS-DYNA,使用流固耦合算法对聚能装药在水下爆炸、射流形成及其在水中的运动进行了仿真,同时也对射流侵彻靶板的过程进行了模拟计算,直观地说明了水下聚能爆破现象,对射流速度、破甲过程进行了深入研究。最后,通过工程试验验证了所设计的结构。试验后射流侵彻靶板所形成的破坏效果明显,满足工程实际要求。     

平面夹层炸药对射流干扰的数值模拟

采用三维有限元程序( LS-DYNA)模拟了射流以不同入射角侵彻装有平面夹层炸药的靶板过程,并和无平面夹层炸药情况进行了对比分析,发现平面夹层炸药爆炸后,运动的面板和背板对射流有严重的干扰和切割效应,使射流偏转、弯曲、着靶点分散,导致侵彻能力下降。对于垂直侵彻,干扰不明显。对于斜侵彻情况,平面夹层炸药结构使射流的侵彻能力下降约58%～75%,干扰程度随入射角的增大而呈递增趋势。     

聚能射流侵彻装甲钢的计算分析

该文以研究聚能射流侵彻装甲钢的过程为目标,借助ATOS-M模型计算了聚能射流侵彻靶体的过程及其靶内的运行轨迹,并得出相应的曲线图;通过对某装药结构侵彻装甲钢的模拟仿真,得出了射流侵彻靶体的过程曲线;通过切割分析试验后靶板内入孔的剖面形状,得出了射流在靶体内的运行轨迹曲线。结果表明:ATOS-M模型的计算结果与模拟仿真及试验结果吻合较好,说明ATOS-M模型可有效预测射流侵彻装甲钢的过程。     

基于改进SDM模型的聚能射流侵彻混凝土介质孔型计算

在计算聚能射流侵彻的SDM模型中假设了射流是同时断裂的以及断裂后射流直径是相等的,这与实际射流形态存在很大的差异.文中对这两个假设进行了改进,假设射流不是同时断裂,而是与射流的运动时间存在一定的关系,因此射流在断裂时的直径也不相等.根据改进的SDM模型推导了聚能射流侵彻孔的孔深和直径的计算模型,最后对某一聚能装药侵彻混凝土介质进行了计算,计算结果与实验吻合较好.     

大锥角聚能装药射流形成及对钢靶侵彻的数值模拟

为了研究大锥角聚能装药射流形成和对钢靶侵彻过程中的一些特性,采用AUTODYN软件,对锥角聚能装药射流形成及侵彻钢靶过程进行了数值模拟。模拟结果表明:大锥角聚能射流是药型罩在爆轰波的作用下向后反转形成的漏斗型密实射流,其在飞行过程中,速度基本保持不变,而在侵彻钢靶时,侵彻速度和动能都迅速下降,直到再也不能侵彻钢靶为止。将数值模拟结果与实验结果进行了对比分析表明:数值模拟结果与实验结果相一致。     

新型双层反应装甲金属板运动分析与研究

为了有效打击带盖板和隔板双层反应装甲的目标,对反应装甲起爆后各金属板的运动规律进行了研究,确定了金属板的飞散对射流造成的干扰。通过理论分析金属板的运动,建立反应装甲的运动模型,然后用LS-DYNA进行仿真得到了各金属板速度-时间曲线和位移-时间曲线,并进一步分析了金属板的运动规律。仿真结果表明,针对实战中聚能战斗部侵彻坦克披挂的反应装甲的法线角一般在60°以上,得到此时反应装甲的作用场时间约为600 μs,则串联战斗部后级延迟时间应大于600 μs才能避免飞板对后级射流的影响。     

聚能射流对间隔靶板的侵彻深度模型及数值模拟研究

建立聚能装药射流垂直/斜侵彻间隔靶板的深度公式,完善聚能射流对间隔靶板的侵彻深度模型。并对其侵彻间隔钢靶板过程进行数值模拟,分析聚能射流和间隔钢靶板的形貌,说明间隔钢靶板法线与聚能射流夹角对射流干扰影响的基本规律,即夹角越大干扰效果越明显。当间隔钢靶板法线与聚能射流夹角为0°和60°时,聚能射流侵彻深度的理论和数值模拟结果基本一致,说明聚能射流侵彻间隔靶板的深度模型基本正确。     

聚能射流作用下模拟装甲舱室内冲击波试验研究

为研究先进装甲目标内乘员部位冲击波毁伤效应,建立了典型装甲车辆乘员舱室模拟等效目标靶,开展了破甲弹静爆射流穿透装甲钢舱壁及炸药在舱内静爆条件下舱内冲击波试验。试验结果表明：聚能射流穿透装甲舱室后,在舱室内具有一定的冲击波毁伤效应;受射流穿透舱壁时舱体振动、测试位置、壁面反射、传感器安装方式等因素影响,测试波形差异较大;与裸装药在模拟装甲舱内爆炸的试验结果相比,聚能装药爆炸射流穿透舱壁作用下产生的冲击波波形更复杂;若采取无模拟舱底钢板的等效舱试验方法,更加有利于获取有效的超压测试波形。     

聚能装药超细晶纯铜药型罩性能研究

为了实现真正意义上的超细晶,利用剧烈塑性变形的方法将纯铜材料的晶粒组织进行细化.应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对粗晶纯铜药型罩和超细晶纯铜药型罩形成的射流侵彻45钢靶板过程进行数值模拟.分析晶粒尺寸对于射流断裂时间的影响,研究在不同炸高条件下,超细晶纯铜药型罩和粗晶纯铜药型罩侵彻威力的差异,以及炸高对于2种材料形成射流延展性的影响,并通过选取粗晶纯铜药型罩的最佳炸高进行静破甲试验研究,验证了数值计算结论的可靠性.研究结果表明:在炸高相同的前提下,超细晶纯铜药型罩形成的射流毁伤能力较粗晶纯铜药型罩而言,有大幅提升,说明将药型罩材料晶粒尺寸细化,是提高聚能射流破甲威力的有效手段.     

基于正交分析和神经网络的截顶结构超聚能装药优化设计

为获得最优的超聚能装药结构,通过正交分析和反向传播(back propagation,BP)神经网络对截顶结构超 聚能装药各影响参数对形成射流的参数进行优化分析,明确影响截顶结构超聚能装药侵彻威力的主要影响因素。结 果表明：当超聚能装药结构锥顶角为36°,附加装置半径为14 mm,附加装置宽度为5 mm,药型罩厚度为1 mm, 射流侵彻钢板数值模拟效果最好,射流侵彻钢板的深度达到206.4 mm。     

爆炸式反应装甲飞板变形计算

根据夹层装药结构飞板变形的物理现象,利用瞬时爆轰理论,考虑了散心爆轰作用,建立了夹层装药平板运动规律工程计算模型,并对飞板运动过程进行三维数值模拟,数值模拟结果与实验和理论计算具有较好的一致性.模型能较好地描述平板在飞行当中的运动规律和变形过程,为研究平板与射流的相互作用过程提供了参考.     

V形反应装甲与射流作用过程分析

对V形反应装甲飞板飞散变形的物理过程进行分析,认为V形反应装甲与射流作用过程分流为两个阶段:在中间两飞板碰撞以前,两组件的运动是独立的,按两个单个反应装甲先后与射流作用;中间两板碰撞以后,按射流与单个反应装甲作用计算。借助ANSYS-DYNA对V形反应装甲与射流作用过程进行数值模拟,得到了V形反应装甲与射流作用的物理过程,模拟结果和理论分析与实验基本吻合。     

遭毁伤聚能战斗部射流成型行为

针对遭毁伤聚能装药射流成型行为及其终点效应问题,采用AUTODYN-3D软件研究了侵孔位置、侵孔深度和侵孔直径对射流径向速度及其侵彻能力的影响特性。结果表明:侵孔导致射流径向速度明显增大且射流偏离轴线甚至提前断裂形成碎片,严重降低了其对靶板的侵彻能力,同等条件下,侵孔直径d=0.278倍装药直径的聚能装药比完好聚能装药对靶板侵深降低了24%;射流径向偏移速度主要受侵孔位置和侵孔直径的影响,随着侵孔到药型罩顶距离的减小,射流径向速度显著增大,同时对靶板侵彻深度也越小,x=0倍装药直径时,射流径向速度达19.0 m·s~(-1);射流径向速度随侵孔直径的增大而显著增大,d=0.278倍装药直径时,射流径向速度达41.1 m·s~(-1)。