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.     

圆柱形预制破片爆炸驱动仿真研究

为获得更精确的预制破片初速计算模型及破片变形与内衬层破裂半径对初速的影响规律,进行一种圆柱形预制破片爆炸驱动仿真研究。通过分析预制破片战斗部的爆炸驱动过程,建立考虑内衬层破裂半径及破片变形量的预制破片理论初速计算模型,利用非线性动力学分析软件AUTODYN,采用Johnson-Cook本构模型和流固耦合算法,对圆柱形预制破片的爆炸驱动进行了仿真研究。仿真结果表明：随着内衬层厚度的增加,内衬层破裂半径增大,圆柱形预制破片的变形量减少。钢制破片及修正后的钨合金破片的理论初速与仿真结果吻合较好,验证了计算模型的正确性。该研究结果对预制破片战斗部的设计具有一定的参考意义。     

曲率半径对聚焦战斗部影响的数值仿真

针对侧表面曲率半径对破片聚焦战斗部飞散规律的影响,对不同曲率半径的预制破片聚焦战斗部的形成 及飞散过程进行数值模拟。应用数值模拟的方式,构建聚焦战斗部有限元模型,给出了不同曲率半径下预制破片形 成聚焦带的过程,通过破片飞散分布及速度分析,找出曲率半径对破片速度、破片密集度的影响规律。仿真结果表 明：侧表面曲率半径越大则破片初速越大,破片密集度降低;随着曲率半径的增大,破片速度的增长率逐渐减小。 该计算结果可为预制式聚焦战斗部的设计提供参考。     

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。     

预制破片初速和飞散角的数值模拟

为了获得预制破片战斗部破片的飞散规律,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对某底凹预制破片弹壳体的膨胀和预制破片的飞散过程进行了数值模拟,得到了预制破片初速和飞散方向角沿弹轴分布曲线,其结果与经验公式计算结果具有较好的一致性.     

D型预制破片战斗部破片飞散过程的数值模拟

在试验的基础上结合有限元计算软件LS-DYNA,采用Lagrange算法对D型战斗部破片飞散及破片毁伤靶板的过程进行了数值模拟,分析研究了D型双层壳体预制破片战斗部破片飞散的特性。与试验结果及ALE算法计算结果的比较表明,采用Lagrange算法模拟预制破片战斗部的破片飞散过程更具合理性和有效性。     

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。     

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。     

预制破片战斗部对空中目标的动态毁伤威力仿真

为有效评估预制破片战斗部的毁伤效能,文中针对空中目标进行了动态毁伤威力研究。根据预制破片战斗部的结构特点,从爆炸瞬间的运动初始状态出发,建立了破片群的空间运动模型,并基于Matlab仿真得到了确定时刻对应的破片群空间分布规律及其相应的破片状态。结果表明,在总质量一定的前提下,Ф5mm的预制破片的装填数量多,爆炸初速和动态飞散角大,并且在15ms后飞行距离较远。仿真结果可以为该型预制破片战斗部的总体优化提供理论依据。     

战斗部轴向双环起爆数值仿真及试验研究

对典型中心管预制破片战斗部在轴向单环起爆与轴向双环起爆两种方式下的毁伤效能进行数值仿真研究,结果表明：相比于单环起爆,战斗部轴向双环起爆可以提高破片初速和调整爆轰波形。据此,设计了“一入两出”的战斗部轴向双环起爆网络,并进行战斗部静爆试验。试验结果与仿真结果相差小于5%,同时验证了该起爆网络的作用可靠性和实用性。