钨破片侵彻舰艇装甲薄弱部位毁伤效能评估

模拟了末端制导反舰导弹在侵彻舰艇装甲时末制导弹爆炸模型,得出破片飞行的初速度,再通过 ANSYS/LS-DYNA进行不同速度和质量及形状的钨合金破片侵彻装甲薄弱部位的数值模拟,得出高速自锻破片能够对装甲毁坏,但会使装甲出现反弹,侵彻深度不及中等速度破片;尖头破片出现较大应力集中,未到侵彻深度会使破片破坏;得到毁坏薄装甲的最小破片质量,为薄弱装甲防护提供了参考。     

杀爆战斗部破片与冲击波运动规律研究

通过对杀爆战斗部爆炸后破片运动及冲击波传播的研究,为提高破片和冲击波相遇位置的计算精度,理论推导了新的计算方法。采用Visual C＋＋开发破片与冲击波运动规律计算系统使计算方便。运用AN-SYS／LS-DYNA数值模拟了某预制破片战斗部爆炸后破片与冲击波的运动,数值模拟与该模型计算结果相符,较以往计算模型精度提高了8.3％。     

多层球形预制破片战斗部破片初速场的计算模型

为描述多层球形预制破片战斗部破片的初速分布,针对典型的柱形装药的多层球形破片结构,用AUTODYN软件对其爆炸驱动过程进行数值模拟,发现每层破片的初速周向规律性波动;每层破片的平均初速外层大于内层,其差异随破片层数的增多和周向破片数的减少而增大;基于Gurney假设和冲量定理进行理论推导,结合数值模拟结果,建立了破片初速场的计算模型。该模型通过给出各层破片的平均初速及初速场的速度极值来表征初速场,其计算值与实验结果吻合较好。     

反击弹破片飞散特性研究

为使模拟弹爆炸驱动后形成大小均匀、飞散合理的破片群,对模拟弹弹体采用预制破片技术。利用LS-DYNA有限元计算程序和破片初速经验理论公式,得到破片飞散的初速、破片沿着轴向的速度分布和破片向前、向后的飞散角度,并设计模拟弹进行靶场试验验证。结果表明:数值模拟结果与试验结果近似一致,且采用预制破片技术对弹体改性后形成的破片较均匀。     

高速破片撞击飞机油箱的数值模拟研究

为研究飞机油箱在水锤作用下的破坏效应,运用数值计算方法对高速破片撞击充水箱体的破坏响应进行研究。采用赋予破片速度和ALE建模的方法数值模拟高速破片撞击充水箱体的破坏响应,并对不同破片速度和不同充水比下箱体的变形进行比较分析。计算结果表明:破片撞击充水箱体时的破坏效应较空箱体要严重得多,箱体前后壁的穿孔处周围是发生破坏最严重的区域;箱体前后壁的变形量随破片速度的增加而增加;部分充水箱体的变形明显小于完全充水的情况,但对于充水75%和85%的箱体变形差距不大。     

聚焦式定向预制破片战斗部数值模拟研究

利用ANSYS/LS-DYNA软件对定向预制破片战斗部进行了三维数值模拟,获得了破片的速度、空间分布、径向散布面积和定向战斗部对破片的爆轰驱动过程的物理图像.通过模型建立,对整体破片初速进行理论计算,并与模拟值进行了比较,它们的结果相符.     

长方体破片对金属薄板的极限穿透速度研究

分析了长方体破片穿透薄板的影响因素,对穿透薄板的极限穿透速度进行了理论推导;基于文中的理论模型,对典型破片穿透1.5mm薄铝合金板的极限穿透速度进行了理论计算,并在AUTODYN中进行了数值模拟。结果表明,数值模拟和理论计算误差较小,证明了结果的可行性。     

多发弹丸同时起爆下破片飞行速度实验研究

通过自行设计模拟弹丸,按照靶场试验要求利用通靶和多路测时仪相结合的方式,分别对单发弹丸爆炸和多发弹丸爆炸所形成破片的飞行速度进行了实验研究,得到了两种情况下弹丸破片飞行的速度,并对格尼公式的计算结果进行了对比分析。研究结果表明多发弹丸爆炸时的破片飞行速度与单发弹丸爆炸时的破片飞行速度相差不大,但两者都小于格尼公式的计算结果。     

破片撞击损伤装药点火数值模拟

为了研究冲击波和破片撞击复合作用下装药点火机理,采用先冲击波损伤装药、后破片撞击已损伤装药的实验方法,获得受冲击装药点火对应的破片临界撞击速度为446.9～449.4 m·s~(-1)。采用LS?DYNA程序,基于节点约束?分离法对装药冲击波损伤进行数值模拟,而后用完全重启动方法对冲击损伤装药在破片撞击下的点火反应过程进行二次模拟,通过"升?降"法得到受冲击损伤装药点火对应的破片临界撞击速度为452～453 m·s~(-1),实验和数值模拟结果吻合较好。结果表明,可采用节点约束?分离方法和完全重启动数值模拟技术进行冲击波和破片复合作用下装药点火数值模拟;受冲击波损伤装药的破片撞击点火临界速度明显要低于未损伤装药,装药受损伤状态对破片撞击感度起到了敏化作用,从而降低了破片撞击点火的临界速度。     

基于ALE方法的预制破片战斗部数值研究

为了研究杀伤破片场的分布规律,采用ALE方法对预制破片战斗部在空气中的爆炸效应进行了数值研究。建立单层离散破片的战斗部有限元模型,对压力场的分布规律、破片的飞散特性进行了数值计算,并根据模拟结果拟合了破片的分布密度函数。计算结果与实验结果一致性很好,表明:采用该方法模拟预制破片战斗部的破片飞散过程具合理性和有效性。     

水下爆炸对双壳体结构破坏的数值研究

针对水下爆炸试验困难的问题,利用有限元方法对双层板壳结构在水下接触爆炸作用下的破坏进行数值仿真模拟,得出了爆炸载荷情况下双层板壳结构的破口形状,位移、应力和压力随时间变化曲线等数值模拟结果,对比了相同爆炸载荷下不同板壳结构的响应,为提高舰船和潜艇整体防护能力以及鱼雷战斗部的设计提供了参考依据。     

起爆方式对偏心式定向战斗部破片速度分布的影响研究

为了揭示起爆方式对偏心式定向战斗部破片速度分布及增益的影响,文中运用数值模拟的方法对一端起爆、两端同时起爆和线起爆方式下偏心式定向战斗部的爆炸过程进行了研究.研究表明,两端两点同时起爆时破片的速度增益比中心起爆时高28.1%,且高速度破片在周向上的分布角度宽,为最优的起爆方式.     

基于陶瓷微粒的非致命战斗部作用方式研究

为了研究陶瓷微粒在炸药驱动下的强度性能和装药结构对炸药爆轰能量的影响,文中将以球形陶瓷微粒与TNT进行混合装药试验为基础,应用LS-DYNA程序,对一种新的战斗部作用方式进行仿真研究,并绘制了陶瓷微粒在炸药爆轰驱动下的速度变化曲线。结果表明,陶瓷的强度完全满足要求,该作用方式可以对爆轰能量进行有效控制,且模拟结果与试验数据有较好的一致性。     

鱼雷近场爆炸复杂载荷及对舰船毁伤模式

为科学评估鱼雷水下爆炸对舰船毁伤效能,基于非线性显式动力学分析软件LS-DYNA建立近边界水下爆炸数值分析模型.将近自由液面边界条件下的爆炸载荷计算结果与文献[6]经验公式及文献[17]试验结果对比,验证所建立的数值模拟方法能较好地反映近场水下爆炸的冲击波压力及多次气泡脉动过程.利用该技术构建与实战边界条件贴近的数值仿...     

水中聚能战斗部毁伤双层圆柱壳的数值模拟与试验研究

为研究聚能战斗部的水下作用特性,基于光滑粒子流体动力学-有限元方法耦合算法,模拟了聚能战斗部对双层圆柱壳结构的毁伤过程。分析金属射流的形成和射流速度衰减规律,研究高速金属射流、强冲击波与气泡载荷联合作用下对双层圆柱壳结构的毁伤模式和毁伤特性,并进行了海上模型试验验证。数值模拟与试验结果吻合良好。研究表明：水中聚能战斗部对双层圆柱壳结构的破坏载荷主要有金属射流、冲击波载荷及气泡载荷3种,金属射流穿透力强,造成结构的局部小尺寸破口;冲击波载荷及气泡载荷作用面积大,引起结构的大面积破口及塑性凹陷。     

爆炸冲击振动环境下电子装备损伤仿真研究

为解决爆炸冲击振动环境下的电子装备损伤预测、生存性评估问题,在对电子装备冲击振动损伤效应分析的基础上,深入研究了电子装备冲击振动损伤建模与仿真问题,主要包括：冲击振动损伤仿真中的装备模型、冲击振动损伤效应模型、冲击振动损伤响应模型和损伤仿真过程模型。仿真实例结果表明提出的电子装备冲击振动损伤仿真方法是可行而有效的,并明确了下一步需要深入研究的问题,为深入开展电子装备冲击振动损伤仿真研究奠定了基础。     

离散元模拟钢筋混凝土靶板贯穿响应研究

提出了圆截面梁单元高斯积分点分布方案以及一种钢筋-基体接触作用模型,基于LDPM离散单元建立了钢筋混凝土侵彻数值计算模型。模拟刚性弹贯穿48 MPa和140 MPa压缩强度的钢筋混凝土靶板,通过对比弹体剩余速度和靶板破坏形态,验证了模型对于钢筋混凝土贯穿问题的适用性。仿真结果表明,140 MPa强度混凝土靶板内钢筋对于弹体作用更强,对于出靶剩余速度影响更大。对比不同弹着点和钢筋尺寸的贯穿仿真,弹着点在一根钢筋位置和两根钢筋交叉处,出靶速度分别降低了约12 m/s和45 m/s;弹着点位置在钢筋交叉处时,通过增大钢筋尺寸提高配筋率能够明显降低贯穿剩余速度。     

低速弹体贯穿钢筋混凝土多层靶的破坏特性

为获取大尺寸弹体对4层钢筋混凝土薄靶的贯穿破坏特性,开展了实验与仿真研究。以300 mm口径平衡炮作为发射平台,驱动280 kg截卵形弹体以337 m/s低速正贯穿4层抗压强度为41.8 MPa的钢筋混凝土薄靶,发现靶板破坏区域由锥形前坑区和后坑区组成。在此基础上建立了弹体正贯穿钢筋混凝土薄靶的破坏模型,并对破坏特性相关因素进行了分析。建立了有限元数值仿真模型,采用有限元分析软件LS-DYNA对整个贯穿过程进行了计算。将数值仿真结果与实验结果进行了对比,结果表明：速度及动能消耗最大误差分别为0.82%和6.21%,一致性较好;建立的数值仿真模型可用于弹体对多层靶侵彻能力的预估。     

弹丸破碎时壳体半径与破片大小和数目的关系仿真

针对当前各爆炸仿真软件解决壳体破碎问题的不足,将经典壳体破碎理论和数值仿真方法充分结合,建立了一种新的仿真方法,以此来计算弹丸破碎时壳体半径与破片大小和数目的关系,从而为弹丸的威力设计提供理论帮助。通过编制的Matlab程序,并进行大量的数值实验,得出了圆环不同半径与破片尺寸和数目的关系。经计算表明,这种方法可以减少实验量,且计算结果比较可靠。     

含铝炸药爆热性能与破片加载特性关系探讨及验证

以浇注HMX 基含铝炸药为研究对象,构建炸药爆轰加载假设模型。探讨爆热与破片速度的关系,并使用 不同粒径设计了不同铝含量的炸药配方,测试了炸药爆速和爆热及其对全预制破片速度和穿甲率的影响。试验结果 表明：随着铝氧比和爆热的增加,破片速度和穿甲率呈现先升后降的趋势,当铝氧比和爆热分别为0.35 和6 200 kJ/kg 时,其破片速度和穿甲率分别为1 890 m/s 和89%,破片加载能力达到最大,验证了含铝炸药爆热与破片加载特性存 在数学极值关系,工程上存在最佳匹配点。