温度和相变效应对超高速碰撞数值模拟中碎片云质量特性的影响

为研究温度的升高和相变的出现对材料在超高速碰撞中行为的影响,采用考虑温度和相变效应的GRAY三相物态方程与未考虑相关效应的Tillotson物态方程,对超高速碰撞碎片云的质量特性进行数值模拟对比研究。结果表明:当碰撞速度在5 km/s以下时,由两种物态方程给出的碎片云质量数据基本一致,但当碰撞速度在7 km/s及以上时,两种物态方程给出碎片云质量数据有较大差别;而在碰撞速度为7、8 km/s,两种物态方程给出的前向碎片云质量随方位角α的分布有明显区别。这说明在较高速度的碰撞中,温度和相变的相关效应对碎片云运动及其后续破坏能力有较大影响。     

空间碎片在轨碰撞数值模拟

采用AUTODYN-2D无网格SPH数值技术，对碰撞速度10km／s下的球形及柱状空间碎片在轨碰撞超高速作用行为进行数值模拟，给出了不同节点处的速度变化规律．数值模拟结果表明。空间两物体碰撞后所形成碎片云主要分布在原碰撞物体运行轨道周围，运动方向与原来碰撞物体的速度方向相同；发生碰撞的空间物体形状强烈影响碰撞后碎片云的分布及速度；球形碎片碰撞柱状碎片形成的碎片云速度最大；柱状碎片相撞后碎片云呈椭球形分布．     

薄板超高速撞击特性数值仿真研究

文中利用数值仿真方法研究薄板超高速碰撞问题,主要分析了铝球对薄铝板（0．11〈t／d≤0．70）在3-6km／s的正向撞击速度下产生的碎片云规律。给出了穿孔直径,发散角度和碎片云特性与撞击速度和弹靶条件的关系,建立了描述这些特征量的公式．为碎片云的建模提供了快速有效的途径。     

冰粒超高速撞击蜂窝夹层板二次碎片云分布特性分析

为了获得冰粒超高速撞击蜂窝夹芯结构后二次碎片云的轴向分布特性,运用AUTODYN软件进行超高速撞击数值模拟,分析弹丸直径和初速对二次碎片云速度、质量、动能的影响规律。结果表明:二次碎片云的轴向尺寸和径向尺寸与撞击初速和冰粒直径呈线性关系,基于量纲分析得到了碎片云长度和直径的经验计算公式; 碎片云的速度随轴向位置近似线性增加,但冰粒直径对二次碎片云轴向速度分布的影响更显著; 初速低于6 km/s时,大质量碎片分布在碎片云头部区域,初速高于6 km/s时,大质量碎片分布在碎片云中部位置,撞击初速恒定时,较大质量碎片分布在碎片云头部位置,且分布规律受冰粒直径的影响较小; 碎片云动能与质量具有相似的轴向分布规律。     

破片超高速作用机理及威力性能优化

动能破片的超高速碰撞及其威力研究是反空间目标武器设计的一个重要问题.应用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D的光滑质点流体动力学(SPH)方法对不同形状破片的超高速作用机理进行了研究,并进一步对杆形破片的碰撞速度、碰撞角度、破片外形和临界穿透质量之间的关系进行分析,数值仿真结果为高效毁伤空间目标破片的设计和优化提供依据.     

碎片云侵蚀效应模化分析

用量纲理论对碎片云破坏效应进行了分析。超高速碰撞产生的碎片云,其粒子的速度、大 影响破坏效应的主要因素。用数值计算和量纲分析方法得到了考虑熔化沓侵蚀坑深模型律。计算结果还表明粒子的温度对碎片云的粒子开坑影响很小。     

超高速碰撞产生的碎片云研究进展

弹丸超高速撞击薄板后破碎形成碎片云,被应用于空间碎片防护设计。针对薄板超高速正撞击情况下产生的碎片云进行分析,梳理了主要研究进展及不足,按碎片云形成过程、碎片云分布特性、碎片云模型和碎片云侵彻性能4个部分进行了阐述。综合评述了近30年碎片云研究的进展,提出了未来研究发展趋势和若干建议,以供相关领域研究者参考。     

破片对空间目标毁伤效应的数值仿真研究

在信息战争中,卫星等空间目标对战争胜负起着至关重要的作用,空间武器化是未来战争发展的趋势,研究动能破片对空间目标防护结构的毁伤能力具有现实意义.文中应用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D的光滑质点流体动力学(SPH)方法对破片超高速碰撞多层靶板进行了研究,得到了破片的形状、质量、冲击速度和角度对破片毁伤能力的影响规律,为高效毁伤空间目标的破片设计提供了依据.     

超高速撞击碎片云特性分析

空间碎片和微流星对于空间飞行器的超高速撞击会产生碎片云,文中用数值仿真的方法对给定速度下的碎片云的长径比的演化过程,长径比与撞击条件的关系,碎片云中碎片粒子的速度分布与弹靶条件的关系等问题进行了分析,并且根据仿真计算的结果总结了相应的规律.     

镁、铝合金板在超高速撞击下响应特征对比研究

为研究镁合金在超高速撞击条件下的响应特征,采用SPH(光滑粒子流体动力学)方法对球形弹丸超高速碰撞镁合金靶板进行数值模拟,并与铝合金进行对比。结果表明:钢球高速撞击靶板后,镁合金产生的孔径略大于铝合金,均高达3倍钢球直径;镁合金碎片云的膨胀距离和铝合金的相差不大,但镁合金碎片云前端粒子的动能明显低于铝合金的,能起到较好的前级防护作用。从而说明镁合金板在航空航天飞行器上具有较好的应用前景。     

PBX炸药损伤本构模型及其工程运用

为了对高聚物黏结炸药(PBX)在动态冲击载荷下可能产生的损伤进行研究,采用分离式霍普金森杆(SHPB)试验装置获得了PBX炸药材料在不同应变率条件下出现力学损伤的本构曲线,并基于含损伤变量的Z?W?T本构模型对本构曲线进行了分段拟合.然后基于拟合结果、有限元理论、弹塑性力学与ABAQUS/VUMAT语法编写了PBX炸药...     

93钨合金弹体超高速撞击钢板破片群分布数值模拟

为研究93钨合金弹体超高速撞击钢板形成破片群的特征参数分布规律,基于有限元分析软件AUTODYN的光滑粒子流体动力学方法,加入GRAY物态方程固相-液相模型,数值模拟了不同撞击速度和弹体直径条件下的超高速撞击过程,并利用实验结果验证了数值模拟结果的准确性。通过破片识别广度优先搜索算法,获得了破片群质量、数量、动量、温度等参数的分布特征。研究结果表明：破片数量及质量主要集中于破片群前端,中间部分较少,而尾端有所上升,大质量破片主要集中于破片群前端以及尾端,其横向速度较低;破片群前端具有高质量、高轴向动量以及高横向动量,这部分破片代表了破片群毁伤威力;高温破片主要分布在破片群中间偏前部,而在破片群前后两端均有较多的低温破片,高温破片的合速度在所有破片中处于中等偏上水平,高合速度破片在各温度段都有分布;弹体直径的增加相对撞击速度的提升可以产生数量更多、总质量更高的破片群。弹体直径、撞击速度的改变对破片群前端的相关参数影响显著,因此能够有效提高破片群毁伤威力。     

基于云平台的装备车辆状态监控系统

为提高装备车辆数据记录与存储的功能,设计一种基于云平台的装备车辆信息采集和状态监控系统.基于传感器与MCU模块搭建装备车辆状态采集系统,利用云平台对采集系统上传的数据进行存储、融合和预测,结合历史数据和预测结果,对出现的故障和存在的隐患进行预警,构建PC端显示软件,利用云平台的数据处理与存储功能,实现车辆的全维度监测与管理.验证结果表明,该设计可为装备车辆全生命周期的精细化保障和管理提供解决方案.     

云爆燃料分散过程窜火机理的数值模拟

为探索云爆过程窜火现象的物理机制,以环氧丙烷为云爆装药,基于流体力学理论,使用数值模拟软件Ansys对2 kg云爆装置燃料分散过程进行数值模拟,研究燃料分散过程中云雾在驱动和热载荷下的耦合作用;研究耦合作用下云雾的点火条件。结果表明:中心装药量对于云爆装置的窜火具有明显影响,中心装药起爆后产生高温高压推动燃料分散,由于热传导及热辐射机理,在燃料扩散形成的云雾场中同样存在温度场与压力场,云雾场温度高于燃料自燃点,浓度位于燃料爆炸极限区间内时即发生窜火。对2 kg云爆装置的数值模拟表明,发生窜火的位置一般位于云爆装置顶部0.01~0.25 m附近,窜火时间集中在燃料开始分散后的1~5 ms。     

激光引信云雾后向散射的特征与识别

研究了激光引信云雾后向散射的特征与识别。首先提出了云雾后向散射信号的数学模型，然后论述了光子一次散射条件下云雾气溶胶介质信号基本特性、多次散射对于反射信号幅值生成的影响、脉冲宽度和形状对后向散射信号幅值的影响、云雾后向散射信号的统计特性。从抑制云雾后向散射的角度，着重论述这些特性与激光引信参数的相互关系并指出设计方向。归纳了三种云雾后向散射的识别方法：简单的幅度识别，回波脉冲波形宽度识别以及表征目标与云雾轮廓的回波序列峰值包络图形识别。在分析比较后，提出应大力研发微宝石脉冲激光引信与新型电光扫描激光引信。     

破片群侵彻纤维增强层合板破坏机理及穿甲能力等效方法

为开展破片群侵彻下纤维增强层合板的防护设计,采用瞬态非线性有限元,进行了破片群侵彻下纤维增强层合板破坏机理的研究。阐明破片群侵彻下纤维增强层合板的破坏模式及过程,揭示破片群侵彻能力的增强效应,并分析破片数量、破片初速和破片间距因素对其影响规律,提出了破片群穿甲能力的等效方法。结果表明：与单破片侵彻相比,破片群的穿甲能力大大增强,其可与增大长度的单破片穿甲能力等效,为破片群侵彻下结构的穿甲防护设计提供了参考。     

非对称云雾爆炸超压场数值模拟

针对非对称云雾爆炸超压场的分布特性问题,利用LS-DYNA程序对非对称云雾爆炸超压过程进行数值模拟。将数值模拟超压值与空投试验超压结果进行对比,得到了0°、90°和180°共3个方 向的峰值超压随距离的变化规律以及不同云雾倾角对超压场分布的影响。研究结果表明：非对称云雾与地面存在一定的倾斜角度,在起爆后地面冲击波轨迹呈现倾斜的椭球形,且各个方向上的超压衰减特性不同,在0°方向冲击波峰值超压较大,且衰减速率最大,在180°方向冲击波峰值超压较低,且衰减速率较小;当云雾倾角由0°增加到8.27°时,传播距离在13~30 m范围内的0°方向上,峰值超压平均提高了7%,在90°方向上,超压值基本无变化,而在180°方向上,峰值超压平均降低了8%,因此增加云雾倾角使得峰值超压强度降低。     

含铝炸药爆热性能与破片加载特性关系探讨及验证

以浇注HMX 基含铝炸药为研究对象,构建炸药爆轰加载假设模型。探讨爆热与破片速度的关系,并使用 不同粒径设计了不同铝含量的炸药配方,测试了炸药爆速和爆热及其对全预制破片速度和穿甲率的影响。试验结果 表明：随着铝氧比和爆热的增加,破片速度和穿甲率呈现先升后降的趋势,当铝氧比和爆热分别为0.35 和6 200 kJ/kg 时,其破片速度和穿甲率分别为1 890 m/s 和89%,破片加载能力达到最大,验证了含铝炸药爆热与破片加载特性存 在数学极值关系,工程上存在最佳匹配点。     

烟幕云团形成初期的流动规律研究

利用普朗特边界层微分方程,根据爆炸成烟烟幕云团的自身运动特点,通过在不同条件下的假设,建立了贴地面的烟幕云团的边界层流动数学模型,以及快速成烟膨胀模型,并用实验分析模型。研究认为,在爆炸成烟烟幕云团形成初期,其流动特征为湍流,空气阻力是烟幕云团膨胀运动速度迅速衰减的主要原因。     

关于弹道一致性检验

本文针对弹道一致性检验中经常出现的分组样本假设检验成立，而总样本假设检验不成立的问题进行了研究，深入探讨了弹道一致性检验中分组检验与总检验的关系。利用条件极值原理。得到了分组检验与总检验临界值的关系式。为从分组检验的信息判断总检验提供了有效方法。