核爆炸对地冲击作用下土体运动特性等效模拟

核爆炸存在多场耦合效应、强非线性以及岩土介质大变形等问题,使核爆炸对地冲击波成分复杂,难以对核爆炸对地冲击效应进行准确仿真.为解决上述问题,提出一种综合考虑感生冲击波与直接冲击波叠加效应的核爆炸对地冲击准确描述方法,并建立了仿真模型.以美军某试验为例对核爆炸对地冲击作用下的土体运动特性进行分析,捕捉到了由冲击波超压引发...     

B61-11核钻地弹侵彻爆炸下坑道口部破坏效应分析

利用现有的核爆炸理论。对坑道口部在核钻地弹B61-11侵彻爆炸作用下的破坏效应展开研究。通过直接地冲击破坏参数的计算,以及结合我国核试验所取得的成果,认为坑道口部在爆炸冲击波压力作用下形成了不同的坑道破坏分区,按其破坏机制。可分为剥离震塌破坏、挤压剪切破坏、劈裂拉伸破坏三种破坏形式。研究结果表明坑道口部防护层在B61-11的侵彻爆炸作用下,坑道将产生压实破坏,口部完全丧失防护效能,对工程的抢修造成极大的难度。     

离散杆和冲击波对超音速导弹复合毁伤研究

为研究离散杆和冲击波复合作用下对超音速导弹的毁伤效应,对离散杆战斗部冲击起爆和结构毁伤超音速导弹进行了仿真研究,获得了离散杆战斗部冲击起爆超音速导弹战斗部的临界距离以及弹目距离、交汇角对毁伤超音速导弹发动机舱的影响规律.结果表明:离散杆战斗部只有在杆条与冲击波的复合作用下,才可能引爆超音速导弹战斗部;离散杆战斗部杆条和冲击波叠加作用下对超音速导弹发动机舱的结构毁伤效应明显优于杆条独立作用下的情况.     

浮动平台在远场爆炸载荷作用下的冲击响应研究

利用在计算流场的迎爆面直接加载冲击波载荷方法来模拟浮动平台在远场爆炸作用下的冲击响应,该方法弥补了现有有限元仿真软件在远场计算中的不足。把计算结果和试验测量结果进行了对比分析,计算结果与试验值吻合较好。     

温压弹爆炸效应与防护技术研究现状

温压弹爆炸冲击波具有冲量高、持续时间长的特点,直接威胁坑道内防护门的安全,研究温压弹爆炸效应与防护技术具有重要意义;回顾了温压弹爆炸冲击波、温压弹爆炸冲击波作用下防护门动力响应及防护门抗爆炸冲击波防护技术研究现状,并分析了目前研究中存在的问题及解决方法,对下一步温压弹爆炸效应与防护技术研究具有较大参考价值。     

柔性整流罩地面展开试验仿真分析与飞行状态分离预测

大型整流罩的地面分离试验难以在真空环境下进行,为实现对飞行状态中分离情况的准确预测,需根据地面试验数据修正建立的有限元模型。基于耦合欧拉-拉格朗日算法,对大型柔性整流罩的地面展开试验进行流体与固体耦合仿真分析,获得了整流罩在空气阻力作用下展开的运动特性及呼吸变形,结果表明仿真结果与试验数据一致,验证了该模型及方法的正确性。采用相同模型对飞行状态下的整流罩分离进行仿真预示,并分析了空气阻力、轴向过载对分离特性和呼吸运动的影响规律。研究表明：空气阻力会降低整流罩的运动速度和呼吸运动频率,增大呼吸运动幅值;随着轴向过载的增大,呼吸运动幅度增大;整流罩的呼吸运动与其1阶振型相关。     

核电磁脉冲及对其防护

核电磁脉冲(NEMP)是地球上空产生的并能使敏感的通讯和电子设备失灵,甚至破坏。由于 NEMP可以破坏很大范围内的通讯如指挥系统,所以它可能产生严重的后果。因此,对核威胁的防护措施应包括对 NEMP 的防护。核爆炸与核电磁脉冲核爆炸除了产生破坏性作用,如热、光以及爆炸冲击波之外,还产生中子和持续时间很短的γ-射线,按照所谓的“康普顿效应”γ-射线同大气中的分子反应并产生强电磁脉冲。接近地面的核爆炸产生所谓“内人气层的”核电磁脉冲,或“内核电磁脉冲”,它的作用范围仅在距爆心约几公里内。在这样的距离内,内-NEMP 与其它核破坏作用相比可忽略不计。     

破片和冲击波毁伤圆柱靶的数值仿真

采用动态显式非线性有限元软件对破片和冲击波对圆柱靶的毁伤试验进行了数值仿 真。将破片和冲击波作用分离开来进行研究,既简化了模型又保证了仿真精度。通过圆柱靶冲击 波毁伤试验,检验了圆柱靶材料模型及其参数选取的合理性和网格收敛性。将仿真结果和试验结 果进行了比较,证实了仿真模型的合理性和有效性。计算结果表明：在一定的弹一靶作用距离下, 釆用破片和冲击波联合作用加载,可以有效地形成圆柱靶的解体毁伤。     

基于ABAQUS软件的舰船二维水下爆炸空化效应研究

水下爆炸作用下结构冲击响应的模拟与仿真是一个多学科交互的复杂领域,诸如炸药水下爆轰过程、冲击波传播、气泡特性和脉动载荷、空化效应、自由面效应和流固耦合等。利用ABAQUS软件对舰船中横截面进行了二维水下爆炸空化效应研究,模拟了空化对结构的二次加载过程。     

F／A-22隐身战机武器投放仿真与试验技术

随着流水线式的研发在武器系统研制程序中所起的作用日益重要,为了推动整个武器研制计划的进行,美军的研发机构一直致力于程序化武器系统全面的测试与评估方法。该方法是通过武器的建模与仿真,并结合地面与飞行试验来对武器系统进行评测。分析了美军的“MASTER”计划,即“建模、仿真计算与验证方法”计划,详细介绍了美国F／A-22隐身战机对AIM-120C,AIM-9M投放的仿真与空中试验对比验证情况,为我国隐身战机发射技术理论研究和技术发展提供借鉴。     

爆炸冲击载荷下固支单向加筋板的动响应及破损特性研究

以半穿甲反舰战斗部舱内爆炸的毁伤与防护问题为背景,研究多根单向加筋板结构在爆炸冲击波载荷作用下变形破坏特点及规律。利用有限元软件LS-DYNA开展爆炸冲击波对固支单向加筋板的毁伤作用数值仿真计算,分析近距离爆炸条件下单向加筋板的破坏过程,得到了在爆炸冲击波载荷作用下单向加筋板的变形破坏模式和典型爆炸冲击波载荷下加筋板变形规律。结果表明：加筋板在整体剪切或塑形大变形条件下,其最大无量纲挠度分别与无量纲冲击载荷和加强筋相对刚度之间呈明显的线性关系;在载荷确定情况下,通过改变加强筋相对刚度和无量纲冲击载荷可以确定加筋板失效模式以及失效模式之间转化的临界区域。     

波形控制器对杆条破片反导战斗部初始抛撒状态的影响

针对无控冲击波冲量沿杆条长度方向上不均匀作用会使离散杆的局部应力超过杆条材料的屈服极限,导致杆条弯曲甚至断裂,影响杆条的旋转和飞散姿态,最终影响战斗部毁伤威力的问题,采用数值仿真的方法利用波形控制器使冲击波波形可控,并对有控冲击波形作用下的杆条破片的初始抛撒状态进行了仿真研究。结果表明,折线形波形控制器能够使冲击波沿战斗部轴向以平面波的形式传播,冲击波冲量能够均匀地作用于杆条上,使杆条在初始抛撒时受力均匀,不会发生大变形弯曲。     

B61-11钻地核弹的侵彻深度与成坑效应

利用现有的核爆炸理论，根据B-61-11核钻地弹的弹体参数及其撞地速度，通过选择合理的钻地经验公式，对不同速度下不同介质材料侵彻深度及成坑效应进行计算，并对地下工程口部的毁伤效应进行了初步分析，结果表明工程口部结构层在B61-11的侵彻爆炸作用下坑道将产生严重破坏。     

耦合尾喷管堵盖运动的发射箱内流场研究

利用初始冲击波超压完成前后盖开启过程的贮运发射箱已得到广泛应用。为研究含尾喷管堵盖的冲击波超压形成过程及对后易碎盖的作用效果,应用有限元方法并结合动网格技术建立了导弹点火后堵盖的运动模型,并通过实验方法对仿真结果进行了验证。结合计算结果可清晰地看到尾焰流场的形成过程,并得到了冲击波超压在后易碎盖表面的随时间变化曲线。研究表明：受堵盖的影响,冲击波超压首先形成并冲击后易碎盖,燃气由堵盖的边缘向中心汇聚形成主流,在对后易碎盖的冲击时间和作用位置上与冲击波作用有明显的不同;后易碎盖主要受到冲击波超压作用实现碎裂变形,在堵盖运动的投影区域首先达到最大受力,瞬时峰值达5×10⁵ Pa.     

冲击波作用有/无防护颅脑靶标动态响应规律

为探究真实工况下冲击波作用颅脑动态响应特性,开展单兵火箭弹膛口冲击波作用有/无防护颅脑靶标试验。分析颅脑内不同位置的压力特性和演化历程,并对比有/无防护下颅脑内压力变化。对比结果表明：无头盔颅脑内压力时程曲线表现出非典型冲击波特征,超压上升速度较慢,持续时间较长,并有正负压交替振荡效应,振荡周期为1 ms左右;无头盔颅脑内不同位置,压力峰值差异显著,冲击对侧表现出显著的负压特征,其正压力峰值超过冲击侧近1倍,但不同位置的冲量大小比较接近;头盔防护后颅脑内不同位置的压力衰减率差异显著,带头盔后冲击波对侧颅脑区域压力峰值和冲量衰减较明显并且会削弱或抑制冲击对侧的负压效应,而冲击侧颅脑区域衰减不明显,甚至有部分区域颅脑压力峰值增强。     

近地爆炸空中和地面冲击波特性分析和验证

针对近地爆炸冲击波传播规律复杂,三波点马赫波估计难,测点布置不准确,数据不能有效性分析等问题,理论分析了空中和地面冲击波传播特性,并根据文献数据拟合仿真三波点马赫波轨迹,给出马赫杆比例高度仿真图,并通过实爆实测数据理论值和实测值对比分析验证空中和地面冲击波传播特性,为以后的测点布置和数据分析提供了有效的理论依据。     

PBX9502冲击Hugoniot曲线的参数标定和不确定度量化

冲击Hugoniot试验不可避免地受到不确定因素的扰动,冲击Hugoniot关系的参数标定和不确定度量化对理解爆轰多物理过程的动力行为极为关键。首先,收集Los Alamos实验室的粒子速度-冲击波速度试验数据,通过不确定度传递律计算冲击波速度的标准不确定度,结果表明不能仅仅依靠绝对偏差的大小来判断异常值。采用基于绝对偏差距离的自适应聚类异常值检测法,剔除试验数据中的异常干扰点。其次,针对清洗后的试验数据,利用最小二乘回归方法拟合粒子速度-冲击波速度的冲击Hugoniot关系,并利用统计理论推导出Hugoniot参数的不确定度。进而,使用国内试验装置和试验数据,通过建立合适的误差公式,将Hugoniot曲线的预测值与试验值做比对,预测结果与试验结果吻合良好。结果还表明：清洗后的Hugoniot关系能更准确地预测PBX9502的冲击动力行为,确认标定参数的有效性。最后,将Chapman-Jouguet理论结合合理的假设和近似,给出了基于Hugoniot关系爆压的计算公式,给出了爆压的不确定度量化。研究结果能为发展强预测能力、高可信度软件提供保证。     

某型车辆在高空核爆炸环境下的电磁脉冲耦合特性

电磁脉冲耦合阈值是装备在核爆炸环境下作战时运用决策与装备抗核加固优化的基本依据.针对某型车辆核爆炸环境下电磁脉冲抗扰度不清的实际,开展高空核爆炸电磁脉冲(HEMP)耦合特性研究.应用时域有限差分(FDTD)方法,通过该车电台天线辐照试验验证FDTD方法开展HEMP耦合效应研究基础上,重点从车辆瞭望孔入手,对HEMP环境...     

船体水下爆炸冲击动弯矩理论与试验研究

针对船体在水下爆炸载荷作用下产生的冲击动弯矩危及总强度问题,对船体水下爆炸冲击动弯矩进行研究。用泰勒平板理论修正的船体壁压作为求解载荷,在等值船体梁模型的基础上求解经典阻尼多自由度振动方程,并用弯矩的微分形式得出冲击动弯矩。通过与实船水下爆炸试验值的对比,验证该理论方法的正确性。最后分析了冲击波与气泡脉动分别作用下的冲击动弯矩和不同工况下的动弯矩的占比。结果表明,船体动弯矩以前二阶为主,同时不可忽略冲击波产生的动弯矩。本文的分析方法为水下爆炸载荷作用下船体总纵强度的校核提供一定的参考。     

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。