铜粉末药型罩试验研究

研究粉末罩的力学性能,对聚能装药的设计和应用具有重要意义。本文对两种不同孔隙度的铜粉末药型罩进行了试验研究,并与紫铜药型罩进行了比较。试验结果表明,在给定的试验条件下,粉末药型罩的穿深随孔隙度的增加而增加;两者分别在0.7～3.0和1.1～2.2倍口径的炸高范围内,粉末药型罩穿深要比紫铜射流的深;孔隙度为9.3%的粉末射流在14μs内侵彻速度与紫铜射流几乎没有差别,14μs后很快降低。     

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。     

活性金属药型罩射孔弹破甲试验研究*

为增大射孔弹的穿孔孔径,设计了一种活性金属药型罩,该种药型罩中包含在外界作用下可产生放热反应的铝/镍金属体系,同时选用3种活性金属材料配方开展相应试验,并与铜钨金属粉末药型罩的作用效能进行对比。试验结果表明,添加一定比例反应性金属能够提高药型罩射流的后效作用能力、增大穿孔孔径,其中,铜粉质量分数为10％时对增加射流穿深几乎没有形成帮助,而当铜粉质量分数为70％时,射流的穿深显著增大。     

粉末药型罩石油射孔弹侵彻性能的数值模拟

根据石油射孔弹的实际结构和几何尺寸,运用ANSYS/LS-DYNA2D非线性动力学有限元分析软件,基于自适应网格方法,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成和打靶过程以及聚能射流头部速度进行详细描述和分析,并对密实铜药型罩射流形成及打靶的过程进行了数值模拟。对比分析粉末药型罩和密实药型罩侵彻靶板的形貌,结果表明:孔隙率为11.53%的药型罩打靶在穿深、孔径两方面均表现出了更好的侵彻特性。     

粉末药型罩石油射孔弹侵彻性能的数值模拟

根据石油射孔弹的实际结构和几何尺寸,运用ANSYS/LS-DYNA2D非线性动力学有限元分析软件,基于自适应网格方法,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成和打靶过程以及聚能射流头部速度进行详细描述和分析,并对密实铜药型罩射流形成及打靶的过程进行了数值模拟。对比分析粉末药型罩和密实药型罩侵彻靶板的形貌,结果表明:孔隙率为11.53%的药型罩打靶在穿深、孔径两方面均表现出了更好的侵彻特性。     

影响大孔径粉末药型罩性能的几个主要因素

与高穿深粉末药型罩相比,大孔径粉末药型罩的研究相对较少,设计和试验难度相对较大。文章通过混凝土靶试验,对大孔径粉末药型罩研制过程中的几个主要因素进行分析,研究表明影响大孔径粉末药型罩的主要因素是基本结构、成分与颗粒级配以及药型罩成型工艺,通过控制调整这些主要因素,可以改善大孔径粉末罩的性能,达到设计要求。     

药型罩轴向密实度分布对射孔弹性能的影响研究

针对射孔弹研制过程中,钢靶穿深显著提高而混凝土靶穿深未能同向提高的现象,测试了药型罩轴向密实度的分布,并利用脉冲X光照相观测了射孔弹起爆后的射流形态,分析了药型罩轴向密实度分布不均匀对射流的影响。通过优化前后的射孔弹性能对比试验可知:距药型罩口部约2/5的部分密实度偏低,易造成尾部射流的过早断裂,将降低射孔弹在混凝土靶中的穿深。药型罩轴向密实度分布的均匀性提高5.3%,射孔弹在钢靶中的穿深未受影响,但混凝土靶穿孔深度提高约20.5%。     

粉末药型罩聚能射流形成过程中温度分布及影响分析

根据石油射孔弹的实际结构和几何尺寸,运用ANSYS/LS-DYNA-2D非线性动力学有限元分析软件,采用瞬态非线性的热耦合计算方式,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成过程中典型瞬态的温度场进行描述和分析;对多孔药型罩聚能射流的最高温度-时间曲线进行研究,并对射流自身是否产生熔化进行判断;对比了多孔药型罩与密实药型罩聚能射流轴线和外表面温度。结果表明:聚能射流轴线温度高,由轴线向外表面逐渐降低,最高温度先增大,11μs增到最大1 743K后减小,最后几乎不变,约为1 378K,多孔药型罩比密实药型罩聚能射流的温度高,延伸性能和稳定性能更好。     

粉末药型罩聚能射流形成过程中温度分布及影响分析

根据石油射孔弹的实际结构和几何尺寸,运用ANSYS/LS-DYNA-2D非线性动力学有限元分析软件,采用瞬态非线性的热耦合计算方式,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成过程中典型瞬态的温度场进行描述和分析;对多孔药型罩聚能射流的最高温度-时间曲线进行研究,并对射流自身是否产生熔化进行判断;对比了多孔药型罩与密实药型罩聚能射流轴线和外表面温度。结果表明:聚能射流轴线温度高,由轴线向外表面逐渐降低,最高温度先增大,11μs增到最大1 743K后减小,最后几乎不变,约为1 378K,多孔药型罩比密实药型罩聚能射流的温度高,延伸性能和稳定性能更好。     

正交试验在粉末药型罩制造工艺参数研究中的应用

文章将正交设计应用于粉末药型罩压制工艺参数研究,分析了影响粉末药型罩性能的工艺参数。确定了试验方案,根据方案完成了穿孔深度试验,并根据试验结果进行数据分析。分析表明：4个因素的影响大小依次为压罩压力、药型罩圆径跳、保压时间、阴模旋转速度。确定了较优的生产工艺条件,利用数学模型计算得到较优条件下的射孔弹穿深并完成了验证试验。     

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。     

线性聚能切割器切割钢索的试验研究及数值模拟

基于经典射流成型理论计算基础设计了线性聚能装药切割器,利用铜质药型罩切割器对100mm直径的桥梁钢索进行了切割试验,并利用LS-DYNA对线性聚能射流侵彻钢索进行了数值模拟。试验与数值模拟均表明,利用线性聚能切割器切割钢索进行定向爆破拆除是可行的。     

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。     

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。     

Material void-opening computation using particle method

When performing two-dimensional Eulerian calculations of material flow, one always encounters difficulties in modeling void opening due to material failure, such as fracture, spallation, or phase change. The present studies use one type of particle to represent the material and another type to represent the void space. According to the flow conditions, the void space may grow with crack propagation, or the neighboring, nonvoid material may recombine when the void space closes up. The penetration of a tungsten rod into an aluminum block, the penetration of a copper rod into a steel plate, the necking of a shaped–charge jet, the formation of a self-forging fragment, and two shaped charges with tungsten–copper liners are calculated using the present code.     

不同装药结构的双向聚能药包爆破数值研究

为了对比不同装药结构的双向聚能装药爆破效果、更好地指导工程实践,基于ANSYS/LS-DYNA的SPH和ALE方法,在保证椭圆长短轴比为15∶11、长轴为30 mm的情况下,研究了聚能管材料分别为紫铜和PVC时椭圆双极线型双向聚能药包爆破随锥角的变化规律,同时分析不同外壳形状对聚能射流的影响。结果表明:药型罩为紫铜的情况下,随着椭圆双极线型聚能药包锥角不断减小,装药面积逐渐减小,但聚能射流头部速度增大;随着药型罩锥角不断减小,用于形成杵体的药型罩质量增大,用于形成射流的药型罩质量有所下降;聚能管材料为PVC时与聚能管为紫铜聚能药包爆破的变化规律基本一致;椭圆+直线型外壳和椭圆型外壳形成的聚能射流头部速度基本一致,但前者相对后者节省药量,此外两者形成的射流头部速度相对直线型外壳的要小;SPH和ALE两种算法实现的计算结果趋于一致,表明采用数值模拟方法的有效性。研究结果对线型聚能装药结构及参数优化具有一定的指导意义。