一种新型M形顶部结构药型罩的设计及形成射流的侵彻能力分析

在锥角药型罩结构基础上通过改变其顶部结构设计了一种新型M形顶部结构药型罩,并分析了其射流头部的形成机理;采用有限元软件ANSYS/LS-dyna对在爆轰波作用下M形顶部结构药型罩射流的形成过程,以及对45号钢板的侵彻过程进行了数值模拟,并与锥角药型罩、平顶药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸长度、杵体大小以及对45号钢板的侵彻能力进行了对比。结果表明,M形顶部结构药型罩的M形顶部结构在爆轰波作用下经二次汇聚形成了射流头部,相同装药条件下,其形成射流的头部速度相比锥角药型罩形成射流的头部速度提高约9.10%,比平顶药型罩形成的射流头部速度提高约5.56%;其侵彻深度比锥角药型罩提高约10.4%,比平顶药型罩提高约7.28%。     

一种喇叭-锥角结合药型罩形成射流的数值模拟

为了提高锥角药型罩装药结构的侵彻能力,通过改变其顶部锥角为喇叭形研发了一种新型喇叭-锥角结合药型罩。采用模拟软件ANSYS/LS-DYNA对喇叭-锥角结合药型罩、平顶药型罩、锥角药型罩在爆轰波作用下射流的形成以及对45号钢板的侵彻过程进行数值模拟,并对3种药型罩形成的射流参数如头部速度、射流断裂时间等以及对45号钢板的侵彻性能进行了对比。结果表明,在装药口径为80mm、装药高度为100mm的圆柱和圆锥结合型装药结构的条件下,喇叭-锥角结合药型罩形成的射流头部速度为7 690m/s,比锥角药型罩形成的射流提高约9.54%,对45号钢板的侵彻深度提高约19.82%;比平顶药型罩形成的射流头部速度提高约6.36%,对45号钢板的侵彻深度提高约12.25%。     

一种新型圆柱-半球结合药型罩形成射流以及侵彻性能的数值模拟及试验验证

在保证半球形药型罩开孔大、开孔均匀的优势前提下,为了提升半球形药型罩的侵彻能力,设计了一种新型圆柱-半球结合药型罩;采用数值模拟软件ANSYS/LS-DYNA对半球形药型罩、圆柱-半球结合药型罩聚能侵彻体的成形过程及对45号钢板的侵彻过程进行数值模拟,并分析了两种聚能侵彻体的头尾部速度、拉伸长度等参数以及对45号钢板的侵彻能力。结果表明,在相同装药结构下,与半球形药型罩相比,圆柱-半球形药型罩形成的聚能侵彻体头部速度提升了16.67%;对45号钢板的侵彻能力提升了16.82%,且基本上仍然具有半球形药型罩开孔大且均匀的优势。通过试验验证,数值模拟计算的侵彻深度和表面开孔直径误差分别为3.4%和2.9%,证明了数值模拟结果的准确性。     

变壁厚双层药型罩壁厚匹配的数值计算与实验验证

参考变壁厚药型罩和双层药型罩的结构优点,根据能量利用的观点提出了一种新型变壁厚双层药型罩,采用正交实验及AUTODYN有限元软件对药型罩的结构参数进行优化并通过试验进行了验证。数值计算结果表明,在同等装药量下,由变壁厚双层药型罩形成的侵彻体的性能要优于由变壁厚药型罩或双层药型罩形成的侵彻体的性能。与常用的等壁厚单层药型罩相比,射流头部速度增大559m/s,射流质量基本不变,铜的利用率提高了19.1%。由变壁厚双层药型罩形成的侵彻体可以提高战斗部的侵彻能力,同时也有利于节约昂贵的金属材料。     

某成型装药射流的数值模拟与射流转化率

应用LS-DYNA及示踪点处理技术,对某一球锥罩成型装药结构的射流形成过程及射流侵彻靶板过程进行了研究,获得了有效射流沿其运动方向的速度分布、头部速度、侵彻孔几何描述等多项评估射流微元性能的重要参数。计算结果表明,对于普通强度钢质目标靶,在射流侵彻靶板过程中,常规小锥角药型罩产生的有效射流为2000m/s以上的射流段,杆式射流的临界侵彻速度值为1400m/s,从而进一步得到其射流转化率为29.65%。     

线性聚能装药切割岩石的数值模拟

运用改进的MOCL程序,数值模拟了线性聚能装药金属射流的形成以及射流侵彻岩石的全过程,得到了锥角为60°的聚能装药结构爆轰产物膨胀、药型罩变形、射流形成过程及锥角为60°和90°时的射流速度梯变分布。不同时刻射流的分布显示,在拉伸过程中,锥角为60°的聚能射流速度变小,速度梯度较大,头部速度为4500m·s-1;锥角为90°的聚能射流,头部速度为3500m·s-1速度梯度较小,与实际物理过程相一致。结果表明,模拟结果基本符合聚能射流的物理现象和规律,说明采用的物理模型和数值算法是合理的。     

双层药型罩射流形成的理论建模与分析

为了研究爆轰产物作用下双层药型罩的射流形成过程,应用PER理论拓展建立了双层药型罩成型装药点起爆时射流形成的分析模型.为获得爆轰波与双层药型罩的相互作用关系,通过数值模拟方法,得到了Defourneaux经验常数与爆轰波入射角的关系,并推导了双层药型罩当量密度公式.将射流形成的分析模型结果与数值模拟结果进行对比,验证了分析模型的合理性.使用分析模型研究了双层药型罩结构参数对射流形成的影响规律,为双层药型罩的结构设计提供了理论依据.     

一种截顶线性聚能装药射流特性的数值模拟

为了得到特性更好的线性聚能射流,设计了一种截顶线性药型罩加矩形辅助药型罩的新型装药结构,利用ANSYS/LS-DYNA3D有限元程序对6组新型装药结构及传统装药结构进行了模拟计算,分析了矩形辅助药型罩宽度和截顶间隙长度对线性射流特性的影响。结果表明,该新型结构形成的线性射流的头部最大速度总体较传统线性聚能射流高,形成的线性射流形态更细更长,并且杵体相对较少,药型罩质量利用率较高。在6组方案中,矩形辅助药型罩宽度为1.0cm、截顶间隙为0.4cm时,该结构形成的线性聚能射流头部速度最大,为3.58km/s,连续性较好,有效宽度最大。     

辅助药型罩材料对超聚能射流性能影响的数值模拟

为了研究超聚能射流形成过程中辅助药型罩材料对射流性能的影响,利用AUTODYN-2D软件,采用高精度多物质求解器Euler-2D Multi-material对辅助药型罩材料分别为Wu、Cu、Fe,锥形药型罩材料为Al的截顶辅助药型罩超聚能装药进行模拟。结果表明,与传统聚能装药相比,超聚能装药结构形成的射流性能更优。辅助药型罩材料密度越大,超聚能射流形态和连续性越好;超聚能射流具有更高的头部速度和能量。用Wu、Cu、Fe作辅助药型罩材料时,超聚能射流的最大速度分别为14 400、13 300和13 100m/s,最大能量分别为10.2×10~7、8.5×10~7、7.5×10~7 J/kg,并且材料密度越大,起爆后相同时刻的射流形态越细越长。     

基于钽球缺药型罩的多模式毁伤元成型规律

为研究钽球缺药型罩毁伤元成型规律,通过爆轰波碰撞理论和马赫高度计算模型分析了起爆半径对毁伤元成型的马赫超压和马赫高度的影响;利用LS-DYNA有限元程序研究了钽球缺药型罩结构参数(内曲率半径、外曲率半径、罩壁厚)对毁伤元成型的影响。结果表明,中心单点起爆可以形成EFP,环起爆半径为0.8倍装药半径可形成杆式EFP;毁伤元速度和密实度与药型罩内曲率半径呈正相关,与药型罩外曲率半径和药型罩壁厚呈负相关,毁伤元长径比与药型罩内外曲率半径以及壁厚呈负相关;在药型罩内曲率半径R1和外曲率半径R2关系为1.04相似文献   

压装工艺对CL-20基炸药性能及聚能破甲威力的影响

利用常温成型和热压成型两种工艺制备了典型的CL-20基混合炸药装药,测试了其装药密度、密度均匀性、力学性能、爆速,计算了格尼系数。对Φ50mm标准聚能装药进行了破甲试验。验证了不同压装工艺条件下装填CL-20基炸药装药聚能射流对45号钢靶的侵彻深度和穿孔直径效果。结果表明,与常温成型CL-20基装药相比,热压成型工艺条件时装药的密度提高不小于1.46%,密度均匀性、爆速和格尼系数和破甲能力试验数据均有不同程度的提高,且Φ50mm标准聚能射流对45号钢靶的平均穿深从310mm提高至343mm,平均穿孔直径由18.0mm增至23.5mm。     

环形EFP成型及侵彻过程的数值模拟

在分析环形射流形成机理的基础上,利用LS-DYNA软件对环形EFP的成型与侵彻过程进行了数值模拟.通过对环形药型罩及其聚能装药结构参数的合理匹配,解决了环形药型罩成型翻转过程中的偏斜飞散问题,探索了实用环形EFP工程设计的技术途径.计算结果表明,在0.26倍装药长径比和4倍装药口径的炸高条件下,环形EFP对45号钢的侵彻孔径可达到0.96倍装药口径.     

Methodology for simulation of the jet formation process in an elongated shaped charge

The performance of linear shaped charges depends on several different parameters. The density, the detonation velocity of the explosive, the shape of the detonation wave, the shape and wall thickness of the liner, and the distance of the shaped charge from the target are among the parameters that can be optimized by using computer simulation methods. In this paper, the jet formation process in a linear shaped charge and its action on an obstacle are simulated by using the LS-DYNA software. The results obtained are compared with experimental data.     

Numerical simulation of the formation of shaped-charge jets from hemispherical liners of degressive thickness

The formation of shaped-charge jets from hemispherical copper liners of degressive thickness (decreasing from apex to bottom) is analyzed by numerical simulation of a twodimensional axisymmetric problem of continuum mechanics. The comparison was based on the parameters of the jet formed from a modern standard shaped charge with a conical liner which provides penetration of a steel target to a depth equal to 10 charge diameters. The comparative analysis was performed using calculated mass–velocity distributions and the ultimate jet length–velocity distributions obtained on their basis, from which the potential penetrability of jets was evaluated. It is shown that the shaped-charge jets formed by hemispherical shaped-charge liners of degressive thickness are comparable in head velocity and penetrability to the jets from conical liners.     

钨铜粉末药型罩形成聚能射流的数值模拟

利用LS-DYNA3D软件对钨铜粉末药型罩聚能射流的形成过程进行了数值模拟,采用多物质ALE算法,模拟了钨铜聚能射流的形成过程,并与实验结果进行了对比。结果表明,随着药型罩密度的增加,射流直径变细,头部速度降低,数值模拟结果与实验结果较一致。     

Effect of porosity on shaped-charge flow

It is shown that for shaped charges with porous liners, shaped-charge flow of two types is possible: dispersed jet flow, which fills the entire shaped-charge cavity, and monolithic jet flow. Conditions for transition from one type of flow to the other are estimated, and it is shown that by changing the initial porosity, it is possible to control the physicomechanical characteristics of the liner material during compression of the liner by the detonation products of the explosive charge. For monolithic jet flow, it is shown experimentally that shaped charges with porous liners can have greater penetrating capability into steel targets than charges with monolithic liners of similar design. Dispersed jet flow is used to apply coatings on substrate targets and to synthesize new compounds. Experiments are described in which shaped-charge liners made of a mechanical mixture of W or Ti powders with carbon are used to produce layers containing the carbides of the indicated metals on steel or titanium substrate. Translated fromFizika Goreniya i Vzryva, Vol. 36, No. 2, pp. 122–132, March–April, 2000. This work was supported by the Russian Foundation for Fundamental Research (Grant Nos. 97-01-00826 and 98-03-32328).     

线性聚能装药对自锻弹丸干扰的数值模拟

为了研究线性聚能装药以不同角度干扰自锻弹丸的效果,采用有限元软件ANSYS/ls-dyna对线性聚能装药从不同角度(0°、30°、60°、90°)干扰自锻弹丸以及自锻弹丸被干扰后侵彻45号钢板的全过程进行数值模拟,然后运用Lsprepost后处理软件分析了自锻弹丸与聚能装药的射流头部在相遇前、相遇过程以及相遇后侵彻45号钢板过程中3个阶段的物理变化,通过分析对比自锻弹丸被干扰后的偏转距离、破碎程度、侵彻能力等确定了线性聚能装药干扰自锻弹丸的最佳干扰角度。结果表明,线性聚能装药可以对自锻弹丸进行有效的干扰,其干扰角度对干扰效果有较大影响。在0°~90°范围内,干扰角度为60°时干扰效果最佳。