钻地战斗部侵彻半无限厚混凝土目标仿真研究

针对某钻地战斗部垂直侵彻半无限厚素混凝土目标过程的问题,分别采用Forrestal公式和LS－DYNA动力学仿真软件的二维ALE算法对其进行了计算．其中,在LA-DYNA仿真中,混凝土目标采用JHC模型,分别计算了Ma=2和Ma=2．5两种情况下战斗部侵彻混凝土目标的侵彻深度、侵彻时间、负加速度等基本信息．计算结果符合钻地战斗部侵彻混凝土目标的基本规律;同时,对战斗部前期结构设计、装药抗高过载性能设计和引信延期起爆控制等提供了初步的理论依据．     

侵彻爆破型战斗部侵彻性能总体评估系统研究

开发了侵彻爆破战斗部总体设计软件,包括战斗部结构设计模块和侵彻性能分析模块。其中结构设计模块采用离散方法建立了钻地战斗部结构设计CAD模型,该模块可以图形显示战斗部结构并计算战斗部质量、装药量、质心和转动惯量等参数;侵彻性能模块基于刚体运动理论建立了战斗部斜侵彻岩土类目标的终点弹道计算模型,该模块可以给出任意头部外形战斗部斜侵彻半无限目标、有限厚目标、多层复合目标的弹道曲线和速度、过载、攻角及倾角等时间历程曲线,为侵彻爆破型战斗部设计及引信设计提供了重要依据。     

钻地战斗部与地下目标毁伤关系的分析

对地下目标的防护进行了分析,类比构造了等效典型地下目标特性.通过对钻地战斗部的性能分析,确立了不同侵彻能力条件下战斗部可能的装填系数.立足于常规武器的毁伤能力,利用经验公式对在爆炸作用下地下目标的毁伤进行了研究,分析了钻地战斗部的侵彻性能、装填系数与不同厚度等效典型目标毁伤效能的关系,为攻击地下目标的弹药系统的论证和研究提供了一定的参考.     

战斗部侵彻多层防护目标的一种预估算法

分析了侵彻战斗部对多层防护目标的侵彻运动问题,建立了相应的数学模型,提出了战斗部对目标侵彻深度和侵彻时间的预估计算方法,并给出了战斗部侵彻三层介质目标的计算实例.战斗部对多层防护目标的侵彻运动预估计算可为侵彻战斗部的效能评估及引信延期时间装定等提供参考.     

某型动能侵彻战斗部典型头部形状对侵彻性能影响

应用空腔膨胀理论建立了尖锥形、尖卵形和抛物线形三种典型头部形状动能侵彻战斗部侵彻半无限混凝土的动力学方程,并对三种典型头部形状的动能侵彻战斗部侵彻半无限混凝土进行了数值仿真计算。基于仿真计算结果对三种典型头部形状战斗部对半无限混凝土的侵彻深度和侵彻过载性能进行了对比分析,得到了三种典型头部形状对动能侵彻战斗部侵彻性能的影响规律。     

别列赞公式中弹体参数取值的探讨

为研究别列赞公式中弹体质量、弹体直径、命中速度以及命中角等参数取值对计算结果的影响,列举了4种典型的常规钻地武器及其战斗部的参数,并进行了计算对比.对比结果表明,侵彻公式中的弹体质量应取常规武器的战斗部质量,其余相关参数同样取其战斗部参数;计算战斗部的侵彻破坏效应时,建议MK82、MK83和MK84的命中速度取250 m/s,BLU-109/B的命中速度取350 m/s,BLU-113的命中速度取400 m/s,命中角统一取20°;建议在工程设计中对岩石的侵彻系数略作调整.     

基于不同方法的战斗部剩余速度评估结果差异规律

为探索战斗部剩余速度的评估方法,采用不同方法的战斗部剩余速度评估结果差异规律。分别使用贝尔金公式和数值方法对半穿甲战斗部侵彻钢甲的剩余速度进行计算,得到初始侵彻速度介于0.25~3.0 Ma范围内半穿甲战斗部的多组剩余速度值,总结出其内在规律,并通过该战斗部侵彻钢板的实物试验验证该差异规律结论的正确性。同时,对具有不同弹形的另2种战斗部侵彻钢甲的剩余速度进行贝尔金公式和数值仿真计算,与实物试验结果对比表明,同样符合该差异规律结论。     

航空钻地炸弹侵彻混凝土深度的工程计算方法

依据空穴膨胀理论，对航空钻地炸弹垂直侵彻混凝土靶时的弹塑性应变区的应变进行了分析，并用边界条件，确定了空穴表面的法向应力与空穴表面膨胀速度之间的关系式．并根据炸弹侵彻混凝土介质的模型及假设，推导出钻地炸弹垂直侵彻混凝土介质的阻力公式和侵彻深度的工程计算公式。依此公式对国外已装备的航空钻地炸弹的侵彻威力进行了计算，计算结果与国外公布的试验结果符合良好。     

动能战斗部侵彻混凝土力学响应研究

根据空腔膨胀理论分析了动能战斗部侵彻混凝土时壳体表面法向和切向膨胀作用力,建立了战斗部受力计算模型,基于刚体运动学理论建立了动能战斗部侵彻运动微分方程,通过编程计算了不同落角和攻角情况下动能战斗部侵彻混凝土过程中的力学响应,获得了落角和攻角对动能战斗部最大阻力和最大阻力矩的影响规律,为战斗部的强度设计和跳弹性能研究提供了基础。     

助推钻地弹侵彻混凝土的工程分析和计算

钻地弹在现代战争中的大量运用已对坚固地下目标的生存性构成严重威胁 ,助推技术是提高钻地弹动能和侵彻能力的关键技术 .以土盘浮动锁应变模型为基础 ,在侵彻计算中考虑了助推因素对钻地侵彻能力的影响 ,发展了一种分析助推钻地弹侵彻问题新的工程近似方法 .通过侵彻混凝土靶的算例 ,来比较和验证助推对侵彻过程的影响 ,并说明该方法的可行性和实用性     

侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力计算方法

为研究侵爆战斗部对钢筋混凝土靶的侵彻能力,采用试验与数值仿真相结合的方法,开展了战斗部高速侵彻钢筋混凝土靶板的研究。通过对战斗部穿透靶板后剩余速度的对比,验证了有限元模型的正确性,并研究了命中位置对战斗部侵彻能力的影响,提出一种计算侵爆战斗部对钢筋混凝土靶侵彻能力的方法。研究结果表明:战斗部与钢筋有接触时的侵彻能力明显下降,新方法基于战斗部对靶板3个典型位置侵彻的极限穿透速度得到战斗部平均极限穿透速度,更为全面地考虑了命中位置和弹靶尺寸的影响。     

混凝土靶中侵彻深度的相似性研究

引入弹头性能参数,采用量纲分析方法,对射弹侵彻混凝土靶的深度进行了分析,得到了无量纲侵彻深度与无量纲侵彻初始速度基本成线性的关系.另一方面,利用轻气炮对素混凝土靶和钢纤维混凝土靶进行了侵彻试验,测量了射弹的击靶速度和侵彻深度.试验结果表明,不同弹头形状射弹侵彻素混凝土靶和钢纤维混凝土靶的无量纲侵彻深度与无量纲速度近似成线性关系.     

新型磁敏感侵彻计层方法研究

为解决侵彻引信高速侵彻时的信号粘连问题,提出了一种磁敏感侵彻计层技术。在侵彻引信内安装磁钢和磁传感器,当战斗部侵彻有限厚钢筋混凝土靶板时,引信内磁场的强度随靶板与战斗部相对位置的改变而产生显著变化,可作为侵彻穿层的响应信号。由磁传感器检测穿层响应信号,实现计层。根据所提出侵彻引信磁敏感计层方法,采用有限元法建立了侵彻战斗部和钢筋混凝土模型,对侵彻过程进行了仿真。设计并制作了磁敏感模拟引信,使用钢网模拟钢筋混凝土靶板,进行静态半实物测试,验证了磁敏感计层方法的可行性。研究结果表明：该磁敏感侵彻计层方法不易受速度、振动影响,可以对大长径比侵彻战斗部在高速侵彻多层混凝土靶板时实现准确计层。     

类椭圆截面战斗部侵彻混凝土弹道特性研究

为研究类椭圆截面战斗部对混凝土靶板的侵彻问题,获得具有更好的侵彻特性的类椭圆截面战斗部,对 类椭圆截面战斗部侵彻混凝土弹道特性进行研究。定义类椭圆截面战斗部的截面特征参数,利用LS-DYNA 软件对 不同特征参数下的类椭圆截面战斗部建立有限元模型,仿真侵彻过程,并通过young 公式确定数值仿真结果。结果 表明：弹丸在侵彻过程中的纵向偏移量随截面特征系数的增大而减小,弹丸总侵彻深度与截面特征系数反向变动。     

大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土介质侵彻研究

采用脉冲X光照相、威力效应实验及数值模拟方法,对两种不同形状的大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土的侵彻能力进行了研究,实验测试获得了大锥角截顶药型罩装药结构形成的爆炸成型杆式侵彻体的形状、头尾速度及对混凝土靶的侵彻参量;采用AUTODYN-2D程序对两种结构药型罩聚能装药的成形过程和侵彻过程进行了数值模拟.结果表明,相比于大锥角截顶药型罩,大锥角球缺型药型罩所形成的爆炸成型杆式侵彻体在混凝土靶中形成的孔道更能满足复合侵彻战斗部对一级侵彻的要求.     

复合 MEFP 战斗部侵彻性能及其后效的仿真研究

为研究新型复合 MEFP 战斗部在破甲武器中的应用,运用 ANSYS ／LS-DYNA 有限元分析软件,采用多物质ALE 流固耦合算法,对复合 MEFP 战斗部侵彻体成型过程进行数值仿真计算,研究其侵彻体性能,并选择靶板进行侵彻,分析侵彻性能及穿孔孔径和毁伤范围,最后以后效靶板进行验证,综合分析复合 MEFP 战斗部的侵彻性能及后效影响;结果表明：该复合 MEFP 聚能战斗部在起爆方式选取单点同时起爆时,形成互不影响的1个主 EFP 和4个辅EFP,可以同时侵彻靶板,提升侵彻性能;主、辅 EFP 侵彻钢靶使孔径增大,并且提升了战斗部毁伤范围;复合 MEFP战斗部后效作用明显,侵彻后效靶板的孔径为48 mm,大大提升了 EFP 战斗部的毁伤性能。     

着靶姿态对半穿甲战斗部穿甲过程的影响

利用LS-DYNA对半穿甲战斗部着靶时不同着角和攻角对穿甲过程的影响进行研究,进行了在着靶速度为2Ma,靶厚为50mm,着角、攻角分别为0°、10°、20°条件下的侵彻数值模拟.仿真结果证明,着靶时着角、攻角均对穿甲过程产生影响,且攻角的影响更大.     

复合结构弹头对多层靶的侵彻效能研究

为改善斜侵彻多层靶情况下弹丸的弹道稳定性,设计一种多层复合结构弹头.运用ansys/ls-dyna对复合结构弹头斜侵彻多层靶进行数值模拟,分析弹头结构不同材料组合对弹体剩余动能和弹道稳定性的影响.结果表明:在20°着角下,设计的多层结构弹头具有自砺性;2层和3层结构弹头在弹道稳定性和质量损耗上均明显优于制式弹;设计的多层结构弹头最优方案为2层合金钢结构弹头.该研究可为穿甲弹头结构设计以及小口径枪弹与多层靶的斜侵彻弹道分析提供参考.