大开孔聚能装药威力性能研究

为了实现聚能装药大开孔威力要求,针对典型钢靶和混凝土目标,对3种不同结构的聚能装药展开研究。数值模拟研究了紫铜、钛合金、铝/钛3种球缺罩的杆式射流成型、开孔及侵彻威力性能;通过静破甲试验对不同结构聚能装药开孔及侵彻威力进行测试和分析。数值模拟结果表明:内/外罩材料为铝/钛时,开孔威力较钛合金罩、紫铜罩有明显提高,其侵彻威力较钛合金罩有所提高,紫铜罩的开孔威力相对最差。静破甲试验结果表明:铝/钛复合杆式射流对45#钢靶及C35钢筋混凝土的开孔孔径较钛合金、紫铜杆式射流有明显提高,其主要原因是低熔点钛、铝的高温气化效应及与靶板介质在熔融状态下发生脆性化学反应,导致靶板抗侵彻强度降低。     

炸高对侵彻效应影响试验和数值模拟研究

为了研究炸高因素对聚能装药侵彻深度影响,文章建立了柱锥结合罩型聚能装药侵彻靶板仿真计算模型,研究了不同炸高条件下射流侵彻45#钢靶板的作用过程,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,试验与数值模拟结果较吻合;柱锥结合罩型聚能装药的有利炸高与装药直径之比为1.4～1.8,最大破甲深度约为装药直径的4.6倍。     

等壁厚球缺形装药结构优化设计?

针对串联战斗部前级装药兼顾侵深与开孔的要求,采用正交试验的极差分析方法,结合射流成型及侵彻钢靶的数值仿真结果,分析药型罩结构参数对于杆式射流侵彻性能指标影响的主次顺序,发现当相对壁厚值为3.4%时,侵彻深度达到最大。找到了一定侵彻深度条件下(1.7D),开孔能力最佳的等壁厚球缺罩结构参数的最佳组合(h=0.045D,r_1=0.579D)。简单提出了等壁厚球缺罩的设计方法,并进行了侵彻钢靶的静爆试验。数值模拟结果与试验结果吻合较好。研究结果为聚能装药技术的进一步研究提供了参考依据。     

聚能装药侵彻体对混凝土基座毁伤效应数值模拟研究

为选定混凝土基座爆破后残高低、块度小的聚能装药结构形式，采用数值模拟方法对比研究了装药量、外径和药型罩壁厚相同条件下60°、120°锥形罩和曲率半径为10.8 cm曲面罩形成的射流或爆炸成型弹丸(EFP)运动特性，及其对混凝土基座垂直侵彻过程和毁伤效应。结果表明：不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的侵彻方式不同。60°药型罩的头部射流先侵彻混凝土基座，随后杵体对孔洞进行扩大，120°药型罩的杵体与射流合并侵彻混凝土基座，而曲面药型罩主要依靠成型弹丸对混凝土基座进行冲击侵彻；混凝土基座的破碎能力与侵彻孔直径相关；孔径越大、能力越强。60°、120°和EFP药型罩侵彻孔直径分别为4.3 cm、5.2 cm和7.0 cm,在侵彻深度范围内形成的裂缝数量、宽度呈现增大趋势；混凝土基座爆破后的残留高度与横向贯通裂缝至底面之间的距离相关，而横向裂缝形成与侵彻体参数、装药量等多个因素相关。对有限尺寸的混凝土基座，大锥角药型罩的聚能装药破碎范围和程度的综合效果较佳，EFP药型罩虽然侵彻能力最弱，爆破作用后混凝土残留高度较大，但在侵彻深度范围内的破碎能力最强。研究不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的爆破效应为毁...     

两点起爆双槽聚能装药的模拟及实验研究

为了研究双槽聚能装药结构中采用两点起爆方式对聚能射流的影响,运用数值仿真及实验论证相结合的方法,进行了两点起爆下聚能射流的形成及侵彻研究。模拟结果表明:LS-DYNA 2D有限元软件可以较好模拟出一点和两点起爆爆轰波波形、爆轰波的碰撞、聚能射流的形成,验证了爆轰波碰撞引起爆轰压力的大幅增大,两点起爆形成聚能射流速度和长度均大于一点起爆。实验结果证明在工业炸药双槽聚能装药中采用两点起爆方式能起到增强爆轰强度、增大聚能射流侵彻能力的效果。     

聚能药包在拆除一座大型厂房中的应用

本文叙述了在拆除一大型厂房时、选用2号岩石炸药装填于聚能药罩内、切割36号工字钢梁取得成功的事实,说明低威力炸药在一定条件下,也具有射流和聚能效应,从而为低威力炸药的应用扩大了范围。     

炸高对侵彻效应影响试验和数值模拟研究

为了研究炸高因素对爆炸成型弹丸(EFP)成型性能及侵彻深度的影响,利用有限元软件LSDYNA,建立了球缺罩型聚能装药仿真计算模型。研究了十种不同炸高条件下,EFP着靶时性能参数和侵彻45#钢靶过程,并与该装药静破甲试验结果进行了对比分析。结果表明:试验与数值模拟结果较吻合,最大误差为10%,EFP装药的有利炸高与装药直径之比为3.9~4.4,最大破甲深度约为装药直径的0.92倍。     

聚能射流引爆屏蔽B炸药的数值模拟及试验

为研究?30 mm装药的聚能射流对屏蔽B炸药的冲击起爆问题,采用非线性有限元LS-DYNA程序数值模拟了聚能射流形成、侵彻及冲击引爆屏蔽B炸药作用过程,得到了射流穿过50~75 mm不同厚度屏蔽钢板的速度、直径以及侵入炸药界面的射流能量值,得到引爆B炸药的临界屏蔽板厚度,计算获得该聚能射流临界起爆速度。最后通过试验对数值计算的B炸药起爆特性进行了验证,试验结果与计算符合较好。研究证明,?30 mm装药的聚能射流对屏蔽B炸药的临界引爆屏蔽板厚度为70 mm,可用于反导战斗部毁伤目标。     

串联EFP装药结构设计及实验研究

根据硬目标的特点,提出了1种前后2级均为EFP装药的新型串联聚能装药结构.利用ANSYS-LSDYNA有限元软件对串联EFP装药的成型过程进行了数值仿真,分析了2级装药间距与起爆延时之间的匹配关系.在此基础上开展了串联EFP装药侵彻45#钢靶实验.结果表明:该串联EFP装药结构可充分发挥前后2级EFP的侵彻能力,大大提...     

线型聚能装药切割器系统参数研究

为满足某新型战斗部的要求 ,基于定常理论设计了线型聚能装药切割器。利用紫铜和钢药型罩切割器对不同厚度的钢板进行了切割试验 ,得到了一组切割器参数及相应的切割深度。对实际的与理论计算的切割深度进行了比较 ,结果表明 :装药量较大的线型聚能装药切割器 ,其实际切割深度略大于理论切割深度 ,可以满足某新型战斗部的要求 ;同时表明 ,对于小型切割器 ,利用公式 p =2 ·sinα·L ρj/ ρt计算侵彻深度是可行的     

线性聚能装药侵彻深度的影响因素

为了研究民用膨化硝铵炸药为主装药的线性聚能切割的工艺参数,采用实验研究和三维数值模拟(ANSYS/LS-DYNA)相结合的方法,对以膨化硝铵炸药为主装药的聚能射流侵彻钢靶板过程的特点和规律进行了研究。对比各工况数值模拟结果与实验结果表明,2种方法的侵彻深度吻合较好,验证了拉格朗日-欧拉(ALE)方法的有效性,说明可采用此方法模拟射流的形成和侵彻。研究结果表明,采用民用膨化硝铵炸药作为主装药用于线性聚能切割时,在实验给出的工况条件下,炸高为40 mm,药型罩厚度为1.0 mm,药型罩锥角为80°时,可获得最大侵彻深度。     

截顶辅助药型罩对椭球罩射流成型影响研究

为了研究截顶辅助药型罩的结构参数对椭球罩射流成型及侵彻性能的影响,运用仿真软件Autodyn-2D的Euler算法对其有限元模型进行数值模拟计算.结果表明:当辅助药型罩高度为2.5mm,直径为15mm时,截顶椭球罩形成的杆式射流具有最优的形态及侵彻性能,使用优化后的辅助药型罩结构侵彻混凝土靶板时,头部速度提升23.9％...     

线型聚能切割爆破的理论研究

通过对线型聚能爆炸切割器的高速碰撞问题建立不可压缩流体模型,推导获得了爆炸切割射流参数的解析解,将之与聚能破甲理论结合,详细分析了爆炸切割器的设计要点.文中系统地说明了线型聚能切割爆破的切割深度、切割器设计炸高、聚能罩最佳顶角、聚能罩材料等与切割器参数的关系.进而利用所建立的流体聚能切割理论模型,对聚能切割器顶部同步起...     

线型聚能切割爆破的理论研究

通过对线型聚能爆炸切割器的高速碰撞问题建立不可压缩流体模型,推导获得了爆炸切割射流参数的解析解,将之与聚能破甲理论结合,详细分析了爆炸切割器的设计要点。文中系统地说明了线型聚能切割爆破的切割深度、切割器设计炸高、聚能罩最佳顶角、聚能罩材料等与切割器参数的关系。进而利用所建立的流体聚能切割理论模型,对聚能切割器顶部同步起爆、沿顶部线性和外表面高速起爆问题都进行了理论解析和研究,分析了各种起爆方式的切割射流与破甲特点,以及对切割器参数设计的影响等。还根据滑移爆轰、等容爆轰、正向起爆对飞片驱动能力的对比分析,结合所建立的聚能切割理论,说明了高速起爆可以提高切割能力的原理。通过分析对比各种装药质量比下飞片的爆炸能量利用率,指出了爆炸切割器设计药量的选取原则。对于复杂的三维爆炸聚能切割理论问题,笔者尽量采用简洁直观的数学方法进行理论推导,着重对物理概念的阐述与分析,以求对线型聚能爆破的理论和技术发展起到促进作用。     

钨铜聚能粒子流的侵彻特性研究

为研究钨铜聚能粒子流的侵彻特性,对钨铜多孔药型罩和紫铜板药型罩的侵彻性能进行了试验研究,测试了钨铜聚能粒子流侵彻铝板的穿深与时间关系曲线。试验结果表明:在1倍装药口径炸高下,钨铜聚能粒子流侵彻铝靶的穿深比紫铜板射流侵彻铝靶的穿深要提高31%。利用最小二乘法对穿深与时间关系曲线进行拟合,拟合结果表明穿深与时间的关系呈乘幂形式。结合侵彻试验结果,确定了钨铜聚能粒子流的最后侵彻速度为1657.8m/s。这为多孔药型罩聚能装药的设计提供一定的指导意义。     

双锥药型罩结构参数对聚能射流的影响

为探究双锥药型罩结构参数对聚能射流速度的影响,采用数值仿真模拟双锥型药型罩形成射流的过程。结果表明:双锥药型罩较单锥结构形成的有效射流更加密集,且形成射流的头部最大速度及射流平均速度均大于单锥药型罩。通过因素影响分析结果可知,大、小锥罩角度的变化对射流头部速度影响均显著,且大、小锥罩角度差距越大,形成射流的平均速度越大,同时还能保持较高的射流头部速度。双锥罩罩顶距壳体起爆点距离越小,形成的射流头部最大速度越大,且侵彻深度越深;距起爆点越远,形成射流的平均速度越大,侵彻扩孔能力越强。     

含能射孔弹双层药型罩穿孔性能研究

含能射孔弹药型罩主要采用含能材料压制的单金属药型罩,该弹穿深性能低。而双层含能射孔弹内层采用高钨配方,外层采用含能材料,既提高了穿深性能,又清洁了孔道。本文中,设计了一种新结构的压罩模具,成功压制了双层药型罩,打靶结果为双层药型罩射孔弹的穿深为695 mm,单金属药型罩为400 mm,双层药型罩的穿深比单金属药型罩提高73.8%,表明与单金属含能射孔弹相比,双层含能射孔弹有明显的优势。     

铝铜厚度比对复合药型罩侵彻能力影响的计算研究

为了将复合聚能罩从兵工领域引入到民用爆破工程,基于工业用火工品特点,研究了材料廉价易得、制作工艺简单的定厚度比铝铜双层复合药型罩。制作时,在炸药与铜罩(内层罩)之间配置一层阻抗低于铜的铝罩(外层罩),便能提高炸药能量利用率。通过数值模拟计算了不同铝铜厚度比射流的侵彻过程,发现射流头部速度随铝铜厚度比提升而增加,而侵彻深度随铝铜厚度比的增加呈先增后降的趋势,铝铜厚度比为3时获得最佳侵彻深度。铝铜厚度比小于5时,侵彻孔径变化较小。     

基于SPH方法对不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻过程的模拟

为了解决传统基于网格的数值方法在模拟线性聚能射流问题时因大变形而导致网格畸变使计算难以进行的问题,本文通过自编程实现的光滑粒子法（SPH）对不同药型罩线性聚能装药射流形成及其侵彻金属靶板的过程开展了数值模拟研究,所实现的算法可以为线性聚能射流数值模拟研究提供新途径。本文所开展的研究首先基于已有的线性聚能射流试验模型进行模拟分析,采用SPH方法有效实现了线性聚能射流的形成过程,数值模拟获得的射流头部速度与试验比对误差在10%以内。然后建立了装药质量、药型罩质量和装药横截面宽度相同的前提下不同药型罩线性聚能射流模型,数值模拟获得不同药型罩形成的射流特征以及侵彻金属靶板的开口宽度和侵彻深度随时间的变化规律。研究得到的不同药型罩线性聚能射流形成及后效侵彻规律可为线性聚能射流的设计提供参考。     

装药与药型罩分离对射孔弹穿深影响的规律研究

采用数值模拟计算和实验分析研究了某60型射孔弹聚能装药与药型罩在不同的装配分离间隙下穿深的下降规律。仿真计算得到的穿深与间隙关系曲线与实验得到的变化趋势相似,即随间隙的增大,60型射孔弹的穿深呈现出快速下降、略有上升、平缓不变的过程。揭示了穿深曲线在装药和药型罩分离间隙增大至3.5 mm后要经历一个先上升后平缓的特殊过程的事实,并根据数值计算过程分析了分离间隙在4.0~5.0 mm范围内穿深增加现象的原因。