球形弹丸侵彻明胶数值仿真分析

研究杀伤元对软体组织毁伤效能问题,详细分析球形弹丸侵彻明胶的毁伤机理,表明球形破片侵彻力强。为了明确弹丸侵彻明胶在不同速度下的影响规律,提出建立球形弹丸高速撞击明胶的模型,分析初速、材料对毁伤效能的影响。在有限元软件上进行仿真,研究了速度衰减、能量变化和空腔演化规律,并得出同等初始条件下,高速度、小质量球形破片在较短时间内速度衰减快,能量传递量大的规律,为进一步研究高速枪弹侵彻明胶提供了参考依据,同时对于如何高效地设计战斗部杀伤元具有重要的参考价值。     

超空泡射弹对硬铝薄板的斜侵彻特性研究磁

运用ANSYS／LS‐DYNA动力学仿真软件对超空泡射弹斜侵彻硬铝薄靶进行数值模拟,获得了不同弹着角和攻角下破口形状尺寸、射弹运动轨迹、弹道极限速度等参数的变化规律,从定性的角度着重探讨了弹着角和攻角的存在对侵彻效能的影响。仿真分析表明,侵彻过程中弹着角和攻角的存在会引起弹道的偏转和射弹应力的升高,从而降低射弹的侵彻能力。然而弹着角和攻角均会导致靶板损坏尺寸的增大,更有利于靶板的毁伤。     

聚能装药侵彻混凝土数值模拟

采用自主开发的EXPLOSION-2D软件对不同锥角药型罩结构的聚能装药成型进行数值模拟,结果表明:随着药型罩锥角的增加,侵彻体的头部速度和长度均不断减小,导致其侵彻能力下降,但侵彻体直径不断增加使得其侵彻孔径增加.因此,设计一种在炸药内开槽的装药结构,并对炸药内部开槽位置以及槽的高度和宽度对侵彻体侵彻能力的影响进行数值模拟,获得其对侵彻体侵彻性能的影响规律.结果表明:开槽位置以及槽的高度和槽的宽度均存在一个最佳值,使得侵彻体侵彻混凝土性能达到最佳,由此说明合理的设计开槽结构能够有效提升侵彻体侵彻混凝土的有效深度.     

TAC-TOM式巡航导弹侵彻混凝土数值分析

Tac-Tom式巡航导弹是美国海军最新研制的对地攻击型战术战斧巡航导弹,对现有的防护工程构成了严峻的威胁。为清楚了解其侵彻性能,该文利用有限元计算软件ANSYS／LS—DYNA3D,采用描述弹体遭受大应变、高应变率和高温的约翰逊-库克模型材料本构模型,对该新型导弹以0．7马赫速度侵彻7m厚的混凝土靶板进行了数值模拟,得到的结论证明：该巡航导弹具有很好的穿透力和摧毁硬目标的能力,侵彻混凝土深度达2．92m。此结论的提出对防护高速钻地弹有一定的军事意义。     

一种计算聚能装药对混凝土侵彻效应的新方法

为准确地评估聚能装药对混凝土的侵彻效应,有效地摧毁目标,提出了一种采用数值仿真与工程计算相结合的方法.利用仿真分析软件对聚能装药形成金属流的过程进行数值仿真,并提取触靶前金属流的相关特性参数;建立聚能金属流对混凝土侵彻的工程分析模型,并将触靶前的特性参数代人到工程经验模型中,从而得到金属流对混凝土的开坑孔深和孔径.以某聚能装药结构为例,采用改进方法进行了计算,并与试验结果进行了对比,研究结果表明,通过改进方法求得的开孔孔深和孔径与试验结果较为一致.研究结果可为反混凝土目标的聚能装药结构设计提供参考.     

硬目标侵彻引信半实物仿真关键技术研究

针对硬目标侵彻引信实际应用环境的复杂性及多变性的问题,很难通过单一实弹打靶试验来对其进行综合性能进行评估.因此,提出了利用仿真计算机对硬目标侵彻引信进行半实物仿真的方法.首先介绍了构建半实物仿真系统的现实意义,探讨了仿真系统的组成和工作原理,对仿真系统中的关键技术进行了分析.一是采用量纲分析的方法对影响侵彻过载的主要因素进行了分析,得出了与侵彻过载相关的表达式;二是利用实测过载曲线,结合ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,采用参数校正的方法对仿真模型进行校正,调整和优化计算模型的有关参数,最终得到与试验相吻合的仿真结果.     

截锥形弹丸侵彻双层靶板的数值模拟研究

运用ANSYS／LS—DYNA模拟截锥形弹丸以低于靶板弹道极限的速度对由不同材料的厚薄靶板组成的双层金属靶板的正侵彻情况,并与2种材料同厚度的单层靶板进行比较。计算表明,双层靶板中,厚薄靶板的放置顺序对靶板整体的防护性能有很大的影响。当高强度的厚靶板放置在前,低强度的薄靶板放置在后时,靶板整体的防护性能低于厚薄靶板相反放置时的防护性能。但这2种靶板的防护性能均低于由高强度材料构成的同厚度的单层靶板。     

斜盘式偏转机构方案仿真研究

偏转弹头控制是一种新型的快速响应控制技术.为了提高偏转机构设计的效率和可靠性,对一种斜盘式偏转机构初始设计方案进行了研究:通过坐标转换推导出弹头偏转规律;基于多体系统动力学理论,在ADAMS中建立了该机构的虚拟样机,采用修正的Newton-Paphson迭代算法,仿真研究了机构的静态特性;通过ADAMS与SIMULINK联合,采用Runge-Kutta算法,仿真研究了机构在阶跃信号作用下的动态特性,确定了关键设计参数.仿真结果表明:弹头偏转角只与电机角位移有关;机构方案具有精度高、响应速度快等优点.     

二重积分的Monte-Carlo数值仿真

针对二重积分计算困难的问题,求解二重积分的传统做法受到积分区域的限制,只能求解矩形区域的二重积分.由于传统方法的局限性,有计算复杂、精度差等缺点.为解决上述问题,采用蒙特卡罗的平均值算法原理,通过将均匀分布与积分区域的面积相结合,对原算法进行改进,将矩形积分区域的积分计算推广到一般积分区域的二重积分数值计算.实际计算表明,改进算法简化了计算过程,有效地降低计算难度和提高仿真精度与计算效率,程序结构简单,易于编制和调试.方法对二重积分的数值计算简单有效,更具有实用性.     

弹体毁伤机场跑道的数值仿真

论述了用基于AUTODYN的动力学分析有限元程序对弹体毁伤机场跑道靶板过程进行数值仿真.阐述了数值仿真模型的建立,以及利用数值模拟技术,实现了毁伤过程中弹体的变形与靶板的破坏状况可视化,同时对仿真结果进行了分析,并进行了实验验证,仿真结果与实际情况基本相符.并且还分析了不同打击条件下弹体对机场跑道靶板的毁伤情况.通过对弹体毁伤机场跑道过程的数值仿真,为开展弹药的毁伤效能评估以及准确预计机场跑道的抢修任务和保障力量准备提供数据支持.     

基于数值仿真对传感器安装位置的分析评估

采用数值仿真的手段,针对弹体高速侵彻混凝土靶板过程中不同安装位置的传感 器建立相应模型,并导入HyperMesh 进行前处理,进一步建立其有限元模型,递交LS-DYNA 求解计算得到传感器位置的时域信号,并通过频谱分析对比过载信号,对不同位置进行评估。 说明弹体测试装置中传感器安装位置的变化对获取的过载信号产生的影响,并证明传感器处于 测试装置后部时,信号更符合期望。     

基于SPH算法的飞行器鸟撞数值仿真分析

应用LS-DYNA动力学仿真软件,采用SPH算法进行鸟撞平板数值仿真分析.通过与实际试验结果对比分析,仿真计算结果与试验结果吻合较好,同时得到了鸟弹撞击速度与损伤(最大应力)之间的的经验公式.鸟撞平板仿真验证了仿真方法、模型及结构属性模拟的合理性,仿真计算结论为飞行器结构抗鸟撞设计提供有价值的数据.     

固冲增程炮弹三维流场数值仿真

为进一步进行优化设计,提高冲压增程炮弹性能,建立了冲压增程炮弹的三维计算模型,采用Nader-Stokes理论、以Fluent流场计算软件为平台对固冲增程炮弹进行了三维流场数值仿真.对冲压增程炮弹的流场结构与阻力特性进行了比较分析.结果表明:在非设计状态下(M=2.5)的总阻力系数比设计状态下(M=3.0)的要大,主要是由于空腔及底部的阻力变化所引起的.在攻角变化的情况下,结果亦然.从而为冲压增程炮弹的总体设计提供了重要的理论依据.     

侵深控制结构设计与数值仿真研究

研究弹体的结构设计优化问题,并结合弹体具体的对混凝土侵彻特点的特殊要求,建立各种必要因素的弹体初始模型.利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA仿真低速下弹体垂直侵彻C38混凝土,并通过实验进行验证,证明仿真结果与实验相符.针对初始模型在仿真中的结构缺陷,提出新的优化模型,进行二次仿真,根据数值仿真的有效性,最终得到合理的弹体结构.结果表明,在一次实验的基础上,可以用仿真对结构进行优化设计,减少反复实验,从而减少调试时间,提高设计可靠性.既降低了设计过程中的经济损失,又提高了生产的经济效益.     

并行计算在弧形翼弹数值仿真中的应用

在以MPICH技术构建的局域网集群系统下,利用并行计算程序进行了超声速弧形翼-身组合体的三维绕流流场数值仿真,得到了弧形翼射弹的流场信息;并且通过对不同数量网格在集群不同结点数目下的计算结果进行分析比较,得出了加速比和并行效率随结点数目变化的规律,发现大规模网格在加速比和并行效率方面性能优越,更适合集群系统的并行计算,同时验证了此集群系统在数值仿真应用中的有效性和优越性,为进行大规模科学工程计算提供了技术支持.     

防护壳撞击装甲钢过程的仿真

利用显示动力学有限元程序ANSYS/LS—DYNA模拟了着靶速度为500m/s,400m/s,300m/s的防护壳以0°,45°,90°,135°,180°着角对603装甲钢撞击的过程。研究表明:25CrMo4抗弹性能良好,可以作为存储设备的壳体材料。     

高速射弹流体动力特性及空泡形态数值仿真

准确获得流体动力特性和空泡形态是研究水下高速射弹运动稳定性优化控制问题,由于攻角的影响,对空泡形态产生扰动,并影响航行器的稳定性。为研究攻角引起的流体动力特性和空泡形态变化强耦合性对射弹的同时作用,建立了射弹自然空化的三维仿真计算模型,在射弹可变攻角下的流体动力特性及空泡形态进行了数值仿真,得到了二者随攻角的变化规律。结果表明:在小攻角条件下射弹流体动力参数处于线性变化工作域,射弹临界攻角大于自力超空泡航行器,说明数字仿真方法正确,模型合理,为研究射弹弹道稳定性提供了理论基础。     

弹头形状与界面强度对侵彻过程的数值仿真

研究B4C陶瓷复合防弹靶是轻质防护工程优化问题,传统应用陶瓷对变形和强度缺乏定性分析.为准确选复合板陶瓷种类,采用数值仿真对抗弹性能分析方法,对弹头形状、层间接触方式和层间界面强度对B4C陶瓷复合靶抗弹机制的影响进行数值分析.在LS-DYNA软件中用Lagrange算法进行仿真,结果表明,陶瓷复合靶板抗平头弹的穿透能力要优于圆头弹.层间采用不同的界面接触方式对结果有影响,提高靶板间界面强度可提高陶瓷复合靶抗弹性能,可以为实验设计提供参考.