药型罩结构参数对周向多线性爆炸成型弹丸成型及侵彻能力的影响

为了提高周向多线性爆炸成型弹丸(MLEFP)战斗部的毁伤效能,基于瞬时爆轰假设,通过ANSYS/LSDYNA软件对周向MLEFP成型过程进行数值模拟计算,得到线性爆炸成型弹丸(LEFP)的成型效果、飞行速度与药型罩壁厚梯度、最大壁厚及曲率半径之间的关系,并对药型罩的结构参数进行了正交优化,获得了一组使LEFP成型效果最佳的参数组合,对优化后的LEFP飞行速度进行了理论计算,并对其进行了侵彻靶板模拟,验证正交优化结果的准确性。结果表明,当药型罩长度为74mm、壁厚梯度为1.2mm、最大壁厚为2.95mm、曲率半径为131.5mm时,侵彻体成型效果最好。     

局部变壁厚球缺型药型罩侵彻威力性能的数值模拟及试验验证

为了提高聚能杆式射流的侵彻威力性能,设计了3种药型罩罩口边缘局部变壁厚球缺型药型罩,并采用LS-DYNA软件对3种不同结构球缺型药型罩的成型过程进行数值模拟,研究了不同结构药型罩的杆式射流对侵彻靶板威力性能的影响,并通过试验对模拟结果进行验证。数值模拟结果表明,与等壁厚球缺型药型罩相比,罩口端外壁采用局部凸弧、平弧、凹弧结构时,杆式射流穿孔深度分别增加8.4%、10.9%、19.5%,且平均开孔孔径分别增加2.4%、7.2%、5.5%;其中,采用凹弧结构时侵彻深度最大,采用平弧结构时平均开孔孔径最大。试验结果表明,相对于等壁厚球缺型药型罩,采用局部平弧球缺型药型罩可在提高战斗部穿孔深度的同时兼顾开孔威力要求。试验结果与数值模拟结果具有较好的一致性。     

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%。     

双锥药型罩射流成型的理论建模与分析

为了提高射流在侵彻全过程的破甲效率,设计了一种顶部小锥角、口部大锥角的双锥形药型罩;基于PER理论,利用Gurney公式和Chanteret公式联合求解药型罩压垮速度,建立了封闭的射流成型理论模型;利用理论模型和数值模拟计算并分析了40°和80°锥角单锥罩与上、下锥角分别为40°、80°双锥罩射流的成型形状和成型参数,通过数值模拟研究了双锥罩结构参数(双锥罩上锥角、上锥高占罩高的比例、罩高和壁厚)对射流头部速度和拐点速度的影响,并通过X光试验获得了双锥罩射流的成型效果。结果表明,在头部颗粒堆积点之后,单锥罩与双锥罩射流分别呈线性与双线性分布,双锥罩射流兼顾了上锥高头部速度、下锥射流直径较大的优点;当上锥角从18°增大到34°时,头部速度降低了10.4%,而拐点速度降低了25%;当双锥罩上锥高占罩高比例从30%增大到70%,头部速度增加了11.8%,拐点速度降低了19.9%;当罩高从125mm增大到155mm,头部速度增加了4.2%,拐点速度降低了11.4%;当壁厚从1.8mm增大到3.4mm,头部速度降低了8.4%,而拐点速度降低了18.4%。通过理论分析、数值模拟和X光试验结果的对比,得到三者的射流成型吻合较好。     

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%。     

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   

爆炸反应装甲干扰穿甲弹的试验研究

为了更好地防御大口径穿甲弹的攻击,提高坦克在战场上的生存能力,采用试验研究和数值计算的方法,研究了一种新型爆炸反应装甲对穿甲弹的干扰.通过对穿甲弹以不同的法线角侵彻靶板装甲进行试验,得出不同入射角情况下的穿深,并对防护系数进行计算.结果表明,新型爆炸反应装甲能够有效地干扰穿甲弹,更易造成穿甲弹弹体的质量损失和飞行姿态的改变,破坏其继续穿入主装甲的能力,从而大大提高了对穿甲弹的防护效果.     

变壁厚石油射孔弹聚能射流形成的影响因素分析

为研究药型罩锥角、壁厚等对石油射孔弹聚能装药引爆形成的聚能射流影响,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,采用ALE方法对变壁厚石油射孔弹聚能射流的形成过程进行了模拟分析,得出型罩结构与射流头部速度的关系。研究结果表明,药型罩锥角越大,射流速度越小,形成的杵体长度相比于射流的长度也越小;同锥角药型罩壁厚越小,聚能射流的形态发育得越好,药型罩壁厚越大,射流速度越低。     

聚能装药侵彻水夹层复合靶实验的研究(英文)

设计了一种能形成聚能杆式弹丸的聚能装药结构,并使用该聚能装置进行了侵彻水夹层复合靶试验.结果表明,产生的聚能杆式弹丸在有效贯穿11 mm厚的前置铝靶、3 mm钢靶以及其后的650 mm水夹层后,还贯穿多层后效钢靶,并在后效钢靶上形成了较大口径的侵孔.另外,炸高对聚能装药侵彻水夹层复合靶效果有较大影响,合适的炸高有利于提高对水夹层复合靶的破坏效果.     

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。     

串联侵彻战斗部前级装药设计及试验研究

为了提高前级聚能装药对钢筋混凝土目标的侵彻威力,增加预损伤的穿孔孔径大小和深度,满足后级弹丸侵入目标内部爆炸的需求,提出了3种前级装药杆式聚能侵彻体设计方案.采用三维程序ANSYS/LS-DYNA3D 计算了3种药型罩形状、铜和铝两种罩材料、装药不同起爆方式等条件变化对前级聚能侵彻体形成的影响,选出了变壁厚球缺罩和K型...     

金属网增强混凝土靶板的抗侵彻性能研究

本文利用有限元分析软件LS-DYNA对金属网增强混凝土靶板的抗侵彻性能进行数值研究,结果表明:在混凝土靶板中增加金属网,可以有效抑制弹体动能在靶体内的传播,降低弹体侵彻深度和剩余速度,控制混凝土的局部破坏和弹坑直径,提高混凝土靶板的抗侵彻性能。此外,分析比较金属网参数的变化对混凝土靶板抗侵彻性能的影响,研究发现:增大金属丝丝径、减小金属网孔径、增大金属网层数均可以提高混凝土靶板的抗侵彻性能,而且,当丝径取2 mm,孔径取5 mm,层数取22层时,混凝土靶板的抗侵彻性能最经济有效。     

子弹斜侵彻阻尼复合装甲的数值模拟

为了研究复合材料阻尼结构的抗冲击性能,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟了12.7 mm的穿甲燃烧弹弹芯侵彻氧化铝/阻尼层/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合装甲的过程,分别计算了钨合金弹芯以不同角度及不同速度侵彻靶板时的吸收能量情况,并探究了不同位置阻尼层厚度对复合装甲吸能效果的影响。计算结果表明,随着复合装甲靶板斜置角度的增加,靶板吸收的能量逐渐增加。通过模拟不同速度的钨合金弹弹芯斜侵彻复合装甲的过程,发现在700 m/s～850 m/s速度范围内复合装甲展现出最佳的吸能效果,且在复合装甲中不同位置的阻尼层达到最佳吸能效果的厚度不同。本工作可为后续研究阻尼复合结构的抗中高速冲击性能提供参考。     

基于爆炸成型弹丸(EFP)的大锥角喇叭罩成型规律

为了进一步拓展适用于爆炸成型弹丸(EFP)的药型罩结构,基于弧锥结合罩结构,提出了一种可形成密实EFP的大锥角喇叭罩。根据药型罩结构特点,分析了大锥角喇叭罩与传统弧锥结合罩和球缺罩在压垮过程中的区别和特点;运用LS-DYNA数值模拟软件,计算得到了大锥角喇叭罩的结构参数(虚拟罩高、喇叭曲率半径、圆弧曲率半径和罩厚)对EFP侵彻体速度、长度、密实度等成型参数的影响规律。结果表明,大锥角喇叭罩罩厚对侵彻体的影响主要体现在头部速度,虚拟罩高和圆弧曲率半径则决定了侵彻体长度及密实度,而喇叭曲率半径则主要影响侵彻体头部的成型状态;与传统弧锥结合罩和球缺罩形成的EFP相比,相同质量的大锥角喇叭罩形成的EFP在头部速度、长度、长径比及密实度等方面均具有一定优势,可将侵彻体密实度提高1～3.5倍,具有应用于EFP战斗部的潜力;其适用于较佳EFP成型时各结构参数的取值范围为:虚拟罩高0.14～0.16倍装药直径,喇叭曲率半径1.5倍装药直径以上,圆弧曲率半径0.4～0.8倍装药直径,罩厚0.04～0.045倍装药直径。     

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%。     

含能破片对运动靶的侵爆行为

为研究含能破片对运动靶板的侵爆行为,运用AUTODYN-3D软件对其以不同着角侵彻运动靶进行数值模拟。结合试验结果和文献验证了模型的有效性,计算了含能破片对运动靶的侵爆行为。结果表明,与侵彻静止靶相比,含能破片侵彻运动靶时,破片发生明显偏斜,且穿孔直径变化明显;破片剩余速度随靶板运动速度的增加而降低,随着角的增大而下降,降幅范围56.25%~77.5%;破片侵彻运动靶时含能材料内部应力峰值较静止靶变化幅度不大,几乎为直线,着角不同,含能材料应力峰值差异显著,最大峰值差异达5.2GPa。非零着角下,靠近着靶点处的含能材料不易发生爆燃。     

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。     

复合药型罩EFP的形成及数值模拟

设计了两种可形成复合EFP的复合药型罩装药结构,即内层等壁厚、外层变壁厚以及内层变壁厚、外层等壁厚的复合药型罩。通过数值模拟及破甲毁伤实验,对复合EFP的形成和透靶毁伤效果进行了研究。结果表明,两种装药结构都可以形成复合EFP。与内层等壁厚、外层变壁厚组成的复合药型罩相比,内层变壁厚、外层等壁厚形成的药型罩效果更好,其后效毁伤区域更大。与单层EFP相比,复合药型罩形成的EFP对目标的毁伤后效效果更好。     

氧化锆陶瓷子弹的高速冲击动态性能

为对比陶瓷子弹与普通钢弹的侵彻能力,以3%(摩尔分数)氧化钇稳定的氧化锆粉体为原料,通过凝胶注模成型工艺得到了尺寸、质量均符合要求的陶瓷子弹,将ZrO2陶瓷子弹和钢弹在相同条件下分别对3种典型的靶板进行了侵彻深度试验。结果表明:在侵彻Al2O3陶瓷/Kevlar纤维材料复合靶时,ZrO2陶瓷子弹冲击形成的破碎陶瓷锥半径为钢弹的1.5倍;在侵彻均质装甲钢时,ZrO2陶瓷子弹的穿孔面积比钢弹增大了34.7%;只有ZrO2陶瓷子弹可以穿透Al2O3陶瓷/钢板复合靶。ZrO2陶瓷子弹对靶板的侵彻效果优于钢弹,ZrO2陶瓷在穿甲弹丸设计上有较好的应用前景。     

攻角对弹体斜侵彻多层混凝土靶弹道偏转影响的数值模拟及试验验证

针对弹体斜侵彻弹道发生偏转的问题,建立了战斗部侵彻多层混凝土靶的计算模型,计算了攻角-4°~4°和着角0°~30°范围的侵彻弹道轨迹和弹道参数;讨论了攻角、着角对弹道偏转的影响规律,并通过多层靶的侵彻实验,验证了计算模型的正确性。结果表明,攻角和着角都会使弹道发生偏转,当攻角引起的弹道偏转与着角引起的偏转方向相反时,就会抑制侵彻弹道的偏转;当二者引起偏转的方向相同时,就会激化弹道的偏转;当着角与攻角方向相反时,若着角与攻角的数值大小满足5~10倍的关系,则可能使侵彻弹道偏移位移达到该着角条件下的最小值。