线型聚能切割器结构参数优化设计及应用

针对钢结构目标,优化设计了一种组合式的爆炸切割装置,此装置可以实现对钢结构目标的快速高效切割。以线型聚能装药为研究对象,采用正交优化设计方法,对线型聚能切割器的药型罩壁厚、顶角、口径、炸高等主要结构参数进行优化设计,并确定了最优线型聚能装药结构。采用该结构参数的线型聚能切割器,能够对典型钢结构目标进行有效切割。     

线型聚能装药切割钢板过程的数值模拟

用AUTODYN -2D计算软件对线型聚能装药切割钢板的过程进行了数值模拟 ,分析了射流形成过程中各种参数的分布规律 ,并对射流切割钢板的宽度、厚度等进行了预测。模拟计算与实物试验结果的相对误差为 10 6%～ 11 9% ,是在工程上允许的范围内。这说明 ,数值模拟方法可用于聚能装药的优化设计和切割其他材料的研究     

切割防护门的线型聚能装药参数正交优化设计研究

为了获得较优的某线型聚能装药主要结构参数,运用正交设计方法对其进行优化设计,采用L2,（3”）正交表获得了不同的试验方案,利用ANSYS／LS--DYNA对各方案进行了数值模拟,获得了不同方案的最大射流速度和射流断裂前的最大长度,其中,最大的射流速度和射流长度分别为5622．13m／s和151．41mm,经过对数值模拟结果的分析获得了最佳的参数组合方案。结果分析表明,对于射流速度,各因素对其影响规律为δ→2α→α→b,最佳参数组合方案为2α3-δ3-b3;对于射流长度,各因素对其影响规律为δ→α→2α→b,从上述正交优化表中获得的最佳参数组合方案为2α1-δ1→α2-b2。     

椭圆形罩线型聚能装药射流成型过程数值模拟研究

为了获得椭圆形罩线型聚能装药射流成型的特点和规律,采用数值模拟的方法对其进行研究。运用正交设计方法和ANSYS/LS-DYNA软件得到了较优的试验方案和射流成型的数值模拟过程,以及射流成型过程的特点、3个典型时刻沿对称面射流速度梯度、射流最大速度和杵体最小速度随时间变化关系。结果表明,相对于常见的楔形罩LSC,椭圆形罩LSC形成的射流较长且均匀,质量相对较大,速度也较高;形成的杵体速度梯度小,横断面外形近似为椭圆形,质量相对较小且集中;射流最小速度位于两翼处而非杵体上。     

线性聚能装药结构的数值仿真优化

以药型罩开口50 mm为例,利用LS—DYNA对线性聚能装药侵彻钢板的性能进行了数值模拟,通过对装药结构多次正交优化,得到的最终设计方案为三锥形外锥的药型罩,并得到了对应的装药结构,使数值仿真的侵彻过程中射流没有拉断现象,侵彻效果超过了药型罩母线长度的2倍以上(药型罩开口的1.5倍以上)。     

变锥角聚能装药水中爆炸数值模拟研究

为提高战斗部对水下目标的破坏作用,对一种变锥角聚能装药进行了结构设计,并分析了其破坏机理.建立了圆锥、球缺组合式变锥角聚能装药水中爆炸的力学物理模型,并利用大型有限元软件LS-DY-NA进行数值模拟计算,得出了其应力场分布.研究结果表明该结构产生的聚能射流能为后续EFP弹丸随进破坏提供运动空间,增强了对目标的破坏效应.     

双角度组合楔形罩线型聚能装药正交优化研究

为了获得双角度组合楔形罩线型聚能装药较优的结构参数组合,运用正交设计方法对其进行优化设计,采用L9(34)正交表获得了不同的试验方案,利用ANSYS/LS-DYNA对各方案进行了数值模拟,获得了不同方案的最大射流速度和射流断裂前的最大长度.其中,最大的射流速度和射流长度分别为4494.77 m/s和80.20 mm,经过对数值模拟结果的分析获得了最佳的参数组合方案.结果分析表明:各因素对射流速度和射流长度的影响规律由主至次均为δ→a→2β→α,较优参数组合方案分别为2α3-2β3-δ3-a1和2α3-2β1-δ1-a1.     

线型聚能切割器水下切割钢板性能的数值模拟研究

借助ANSYS/LS-DYNA软件对线型聚能切割器水下切割钢板性能的影响因素进行了数值模拟研究。重点分析了水介质、有无药型罩和带有空气槽对射流侵彻靶板的特性影响。结果表明:聚能槽内的水介质会阻碍射流的形成,严重影响切割性能;带有空气槽的切割器可以提供射流形成的空间,大幅提高射流的侵彻能力;通过对无药型罩切割器水下切割钢板的数值计算,得到的钢板侵彻深度可达15.3 mm,相比有药型罩时,无药型罩的切割深度有了很大提高,侵彻深度大约是有药型罩的3倍,接近空气中线型聚能切割器对钢板的切割深度17.2 mm。     

占据式聚能装药射流形成的数值模拟及试验研究

为了研究空间超高速碎片云对飞行器防护结构的影响,采用AUTODYN软件对占据式聚能装药射流形成过程进行了数值模拟。运用正交分析法研究了铝质药型罩锥角、壁厚及占据体到药型罩锥顶距离对头部射流速度的影响并得到最优方案。测速试验表明,该方案能提供试验研究所需要的射流速度大于10 km/s的碎片云。     

隔板宽度对线型聚能射流成形特性影响数值模拟

为研究隔板宽度对线型聚能射流成形的影响,利用惠更斯原理,对隔板宽度对爆轰波形及射流速度的影响进行理论分析,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对六种隔板宽度下线型聚能射流成形过程进行数值模拟。结果表明:当隔板宽度相对值(隔板宽度与药型罩宽度比D/d)在0.6~0.8时,线型聚能装药成形聚能射流特征参数受隔板宽度变化影响较大,根据目标的特性,优化选择合适的装药结构可以显著提高聚能射流的终点毁伤效应;相对于无隔板条件下成形的线型聚能射流,当隔板宽度相对值达到0.9时,线型聚能射流速度为4640 m/s,提高了22.3%。     

椭圆双极线性聚能药柱不耦合系数试验研究及数值模拟

为确定椭圆双极线性聚能药柱(EBLSC)炮孔不耦合系数,利用研制的EBLSC药柱,提出了一套EBLSC药柱对炮孔靶板的侵彻效应测试试验方法,用该方法测试同一药柱在6组不同孔径的软材料靶板上的侵彻效应,对实验数据进行多项式拟合,得到槽深y与孔径φ的定量关系,进而得到最佳弹靶关系,即最佳不耦合系数.为进一步验证方法的有效性,利用LS—DYNA对EBLSC药柱侵彻软材料靶板的性能进行了数值模拟,研究表明数值计算结果与试验得到的最佳不耦合系数较为一致,可见该试验方法能很好地确定EBLSC药柱不耦合系数.数值模拟得到的变形趋势和变形量与试验结果趋于一致,证明所采用的试验方法是正确的.     

拐角型线型聚能装药爆炸成形及侵彻钢靶的实验与数值模拟研究

运用ANSYS/LS-DYNA3D程序的三维多物质ALE算法,对拐角型线型聚能装药在爆炸载荷下成型及侵彻金属靶的全过程进行了数值模拟研究,计算结果与实验结果比较吻合.这种连贯性的模拟能力避免了数值计算中对射流的许多人为假定.计算和试验结果表明,随着切割器连接拐角度数的减小,金属射流成形越加困难且侵彻能力也随之降低,此研究对拓宽线型聚能切割器的应用领域有积极作用.     

线性切割器正交优化设计与数值模拟研究

为研究线性切割器结构参数对侵彻深度的影响,利用正交表设计了主要结构参数.利用LSDYNAED模拟了全部情况.利用极差法对数值计算结果进行分析,得到优化结果.最后对优化结果的爆轰过程、射流形成以及侵彻靶板进行了分析.结果表明,交互列对切割器的优化设计有很大影响.并且线性切割器形成的射流头部短小,杵体被拉得很长,并且两翼很长.