不同壁厚下40CrMnSiB钢柱壳内爆炸膨胀裂纹生成机制分析

针对内爆加载下弹体钢壳膨胀断裂机制，采用光滑粒子流体动力学方法(smoothed particle hydrodynamics, SPH)对几种壁厚下40CrMnSiB钢柱壳在内爆载荷下的膨胀断裂过程与裂纹分布规律进行了数值模拟；利用爆炸水井回收技术开展了对比实验研究；结合柱壳断裂破片的宏观形貌与微观组织分析了其裂纹的生成机制。结果表明，40CrMnSiB钢柱壳的断裂模式随着壁厚的增加由纯剪切逐渐过渡到拉剪混合；当柱壳壁厚由4mm增至17mm时，拉伸裂纹所占比例由0逐渐增至4/5,柱壳裂纹周向密度和形成破片总数则分别减小了54.54%和67.06%,并且随着金属柱壳壁厚的增加，最终破片的质量分布逐渐分散；分析回收破片微观组织发现，柱壳的断裂实际是由壳体内表面产生的剪切裂纹与外表面产生的拉伸裂纹共同作用及相互竞争的结果，裂纹之间存在相互屏蔽的现象。     

双模战斗部结构优化设计及侵彻性能的数值模拟

针对双模战斗部结构设计及侵彻性能适用性等问题,设计一种采用变壁厚弧锥结合形药型罩的双模战斗部,利用ANSYS/LS-DYNA仿真软件,开展成型装药结构参数对双模毁伤元特征参数影响的规律性研究,基于优化结构,研究不同毁伤元对混凝土目标的毁伤情况。通过极差分析得到了双模战斗部最优结构参数匹配组合：药型罩锥角80°,弧度半径8 mm,药型罩上壁厚2.22 mm,下壁厚5.44 mm,装药长径比0.88,壳体厚度5 mm,对优化结果进行了X光成像试验验证,结果表明：仿真结果与X光试验结果吻合良好。杆式射流（JPC）相比聚能射流（JET）对混凝土靶侵彻时表面崩落及开孔性能具有明显的优势,而JET对混凝土靶的侵彻深度相比JPC则有显著提升。研究结果可为战斗部结构设计及应用提供参考。     

三点起爆同步误差对尾翼EFP成型性能的影响

针对三点起爆同步误差对尾翼爆炸成型弹丸(EFP)成型的影响问题,利用LS-DYNA有限元软件,分析了三点起爆同步误差引起的爆轰波不对称碰撞以及药型罩在复合爆轰波作用下的压垮过程,研究了三点起爆同步误差对EFP的尾翼形成及飞行速度的影响。结果表明,三点起爆同步误差造成三叉形高压区和三叉形中心超高压区偏离药型罩中心,使EFP尾翼成型不规则;三点起爆成型装药形成较佳尾翼EFP应满足的最大起爆同步误差为100ns,且尽量使中间起爆点起爆同步误差约为最大同步误差的一半,有利于降低尾翼EFP的水平分速度,提高飞行稳定性。     

铝粉/橡胶复合材料力学性能与本构模型研究

为研究铝粉/橡胶复合材料的力学性能与本构模型,利用WGD-1型万能材料试验机及分离式Hopkinson压杆进行了准静态和动态压缩试验。获得了试件在准静态下与1 400 s^-1～2 800 s^-1应变率范围内的应力-应变曲线;建立了描述试件材料一维动态、静态压缩力学行为的率相关本构模型;采用扫描电子显微镜观察了铝粉颗粒在橡胶基体中的分布情况。试验结果表明：不同配比的试件在准静态加载下硬化形式不同,铝粉质量含量60%的试件中铝粉颗粒在压缩后期出现破碎现象且最终被压溃;动态加载下,试件应变率效应明显,流动应力比准静态条件下显著增加,铝粉质量含量60%的试件增加尤为明显。     

40CrMnSiB钢圆柱壳体膨胀断裂中间状态回收试验研究

针对回火温度条件对金属圆柱壳体膨胀断裂动态过程的影响问题,设计了冻结回收试验,用于回收处于膨胀断裂状态的金属壳体断裂形貌。以200 ℃、350 ℃、500 ℃和600 ℃ 4种回火温度处理下的40CrMnSiB钢为研究对象,通过冻结回收试验获得了4种回火温度状态下壳体断裂中间状态,分析了不同回火温度对壳体断裂、裂纹萌生、扩展及分布的影响,揭示了回火温度对40CrMnSiB钢圆柱壳体宏观断裂特性的影响规律。研究结果表明：随着回火温度从200 ℃上升到600 ℃,初期受动态塑性及断裂韧性改善的影响,壳体的断裂相关参量变化明显,后期材料动态强度减小造成的影响更突出,断裂相关参量基本不变;在500 ℃回火状态下的壳体断裂应变最大,相对于200 ℃回火状态提高了48.1%.     

药型罩材料性能参数对双模毁伤元成型的影响

针对不同药型罩材料在多模战斗部中的应用问题,研究了药型罩材料性能参数对双模毁伤元爆炸成型弹丸(EFP)和聚能杆式侵彻体(JPC)成型的影响。基于Johnson-Cook本构模型,采用单一变量法改变材料参数取值,应用ANSYS/LS-DYNA软件仿真计算了材料特征参数对双模毁伤元成型的影响。对铝、铁、铜三种药型罩材料的毁伤元成型进行了X射线成像验证试验。结果表明,双模毁伤元EFP和JPC的头部速度和长径比随准静态下的屈服应力、应变硬化系数、应变率相关系数、温度相关系数、应变硬化指数取值的增加均呈指数递减。密度对双模毁伤元EFP和JPC头部速度影响最大。屈服应力、硬化系数对EFP毁伤元长径比影响最大。拟合获得了考虑材料性能影响的双模毁伤元头部速度及长径比计算公式。铝、铁、铜三种材料形成的双模毁伤元EFP和JPC的头部速度和长径比的计算结果与试验结果误差小于10%,显示二者结果吻合较好。     

双模毁伤元EFP和JPC结构匹配研究

运用LS-DYNA仿真软件研究了弧锥结合罩的结构参数对双模毁伤元EFP和JPC形成的影响规律.通过改变弧锥结合罩的锥角、圆弧曲率半径和药型罩壁厚,对比分析形成的毁伤元性能规律,得出药型罩结构参数对EFP和JPC长度、长径比、速度等成型参数的影响规律.结果表明:弧锥结合罩的圆弧曲率半径、锥角和壁厚存在最优值,锥角在140...     

俯仰角速度对弹丸侵彻多层靶弹道影响

针对俯仰角速度对弹丸侵彻多层靶弹道的影响问题,在分析大量文献数据与数值模拟数据基础上,采用LS-DYNA有限元软件,开展了考虑/不考虑俯仰角速度条件下弹丸侵彻多层靶数值模拟,对比了着靶时间、着靶速度、着靶点偏移、攻角、着角、引信过载等数据,结果显示考虑俯仰角速度下的数值模拟结果与试验更吻合.基于此,模拟分析了不同大小、方向俯仰角速度对弹丸侵彻多层钢筋混凝土靶弹道的影响,结果表明同等大小情况正向俯仰角速度比负向俯仰角速度对弹道影响更大,且为确保弹丸在目标建筑物内爆轰,其俯仰角速度大小、方向须控制在-627°·s-1～427°·s-1之间.     

环起爆位置对EFP成型的影响

针对环形起爆网络在多模成型装药上的应用问题,利用LS-DYNA仿真软件,通过改变环起爆位置,研究了起爆环距离药型罩的轴向距离和起爆环半径对形成侵彻体的速度、长径比等参数的影响规律.分析结果表明,起爆环半径对EFP成型的影响比较大,当起爆环半径从0倍增加到0.5倍装药口径时,EFP头部速度提高了37%,长径比增加了6.6倍;当起爆环到药型罩的轴向距离从0.34倍装药口径减小到-0.06倍装药口径时,侵彻体速度减小了42.7%,长径比降低了72.6%.数值模拟结果与脉冲X光摄影试验结果吻合较好,仿真与试验结果表明侵彻体速度和长径比与起爆环到药型罩的距离和起爆环半径分别呈线性变化和抛物线规律变化.     

Influence of Structure Parameters of Double-angle Liner on Jet Formation

By using LS-DYNA simulation software,the influences of some structure parameters,such as top cone angle,wall thickness,liner height and height ratio of top cone,of double-angle liner on the jet formation were studied respectively.Their influences on jet tip velocity,tail velocity and penetration depth were revealed.The simulation results show that the formation is better if the top cone angle is selected as 28°,the wall is 2.6mm,the liner height is 140mm,and the height ratio of top cone is 60%.In large stand-off distance,the jet has a higher tip velocity,and the tip does not break.With the stand-off distance of 8 times of the charge diameter,the experiment penetrating steel target was carried out.The experiment and simulation results are in good agreement.