长杆体稳定侵彻阶段头部形状的侵彻效率分析

基于不同材料长杆体稳定侵彻过程中破碎头部形状不同的事实,计算了两种初始头部形状相同但在稳定侵彻过程中破碎头部形状不同的杆体所受阻力,并基于此阻力求得对应头部形状的长杆体的侵彻深度,侵深值符合对应实验结果。阻力和侵深的结果比较表明,破碎头部形状尖锐的杆体侵彻效率高于较钝头部形状的杆体。     

环形及线形聚能装药侵彻体对长杆式穿甲弹穿甲过程干扰的试验和数值模拟

为进一步提高聚能型爆炸反应装甲防护性能,增强坦克在战场上的生存能力,设计一种以环形聚能装药结构为基本结构的新型爆炸反应装甲,来拦截高速长杆式穿甲弹（简称长杆弹）。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对环形爆炸成型结构干扰钨合金长杆弹穿甲过程进行数值模拟,分析了环形爆炸成型侵彻体成型过程及干扰长杆弹穿甲过程机理。在相同条件下,与线形爆炸侵彻体干扰长杆弹穿甲过程进行了对比。结果表明：环形聚能装药结构爆炸成型侵彻体具备更高的防御性能,长杆弹有效侵彻深度与线形装药结构相比降低32.5%,弹坑长度增加10.4%,且在环形爆炸侵彻体干扰下长杆弹弹杆断裂、偏航;模拟结果与试验结果吻合良好。     

长杆弹与爆炸式反应装甲平板飞散干扰模型

在一定的假设条件下,对爆炸式反应装甲干扰长杆弹的行为进行了研究,建立了长杆弹与反应装甲面背板相互作用的基本模型,用长杆弹的攻角和角速度的变化来描述干扰程度,并结合试验进行了验证。     

双层间隔靶抗杆式弹性能的数值模拟

文中结合长杆弹侵彻双层间隔靶的实验,采用三维非线性动力学有限元程序LS-DYNA3D模拟了面、背板不同布置时长杆弹侵彻双层间隙靶的侵彻过程,研究了双层间隔靶面、背板的不同布置对其抗弹性能的影响,计算结果与实验结果吻合较好,得出弹杆的剩余动能的变化曲线,通过分析,结果表明,倾斜的放置面板或背板可以提高双层间隙装甲的抗弹性能,且面板同样放置时,随着背板倾斜角度的增大抗弹性能提高,研究结果对优化装甲的设计可提供参考.     

V型夹层炸药干扰杆式侵彻体的影响因素研究

为提高爆炸式反应装甲对杆式侵彻体的防护能力,加强对V型夹层炸药干扰杆式侵彻体的研究,利用数值模拟软件LS-DYNA分析入射角θ、两平板炸药间距离H1、V型夹层炸药距主装甲距离H2等因素对V型夹层炸药干扰杆式侵彻体的影响。结果表明,随着θ增加,V型夹层炸药的干扰作用不断加强,并且当θ=60°时,干扰作用突然跃升;随着H1增加,干扰作用先加强,然后又下降;随着H2增加,干扰作用先保持不变,然后稍微加强,之后又保持不变。     

分段杆弹的梯度化设计

为充分发挥出分段杆弹侵彻效能，利用LS-DYNA软件拉格朗日算法对钨合金长杆弹侵彻装甲钢进行数值模拟，得到长杆侵彻的典型物理图像和重要物理量的时程曲线，与实验和理论结果进行对比，验证有限元模型的有效性。构造了各段长度梯度分布的和各段直径梯度分布的两类分段杆，对比研究了其侵彻效能。研究结果表明：分段杆弹体总有效长度一定时，各段长度均匀相等时分段杆的侵彻能力最大；各段直径梯度分布的分段杆弹比各段长度梯度分布的分段杆侵彻深度大。     

长杆弹垂直侵彻复合装甲机理的研究

为抵抗动能弹和破甲弹的侵彻，在车辆关键部位的防护采用复合装甲。根据长杆弹垂直侵彻均质半无限靶板的理论，建立了长杆弹垂直侵彻多层复合装甲的简化模型，对侵彻深度进行了数值模拟，讨论了陶瓷和玻璃钢厚度对复合装甲抗弹效果的影响，并通过实验研究加以验证，实验结果和数值模拟结果吻合较好。     

长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板的简化模型

本文对长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板的主要现象和过程作了分析。考虑了弹杆在侵彻过程中的破碎以及弹、板的材料性质对侵彻过程的影响,建立了一个垂直侵彻的简化计算模型,定量地描述了在侵彻半无限厚板的过程中弹杆的速度、长度和穿深的变化规律。研究的速度范围是900～1600米/秒。计算和实验结果符合较好。     

射流侵彻运动薄板扩孔规律研究

反应装甲干扰射流过程实际上就是射流与运动薄板相互作用过程。根据射流侵彻薄板的主特点,应用Szendrei公式,得到了射流侵彻静止薄板扩孔规律,并在该模型基础上,推导在高速射流作用下运动飞板孔径随时间的变化规律,与数值计算结果一致。     

平板夹层炸药对杆式侵彻体干扰的影响因素

采用三维有限元程序(LS-DYNA)模拟了杆式侵彻体对平板夹层炸药的侵彻过程,研究了平板夹层炸药对杆式侵彻体的干扰机理和影响干扰程度的因素,分析了平板夹层炸药的结构、杆的入射角度和速度、背板距主靶的距离对干扰能力的影响.研究结果表明,平板夹层炸药结构对杆式侵彻体有较强的干扰能力,背板厚度大于面板厚度时对杆的干扰能力强.     

弹丸倾斜入射高硬度靶板的抗弹特征研究

采用 5 3式 7.6 2mm穿燃弹倾斜入射 10mm厚、硬度为HRC4 4～ 5 6的Cr-Ni-Mo系试验装甲钢进行了穿甲试验 ,研究了在不同硬度状态下 ,硬度对装甲钢板安全角的影响。依据倾斜入射的穿甲特征和靶试后对靶板损伤情况的分析认为 :弹丸在倾斜入射靶板时 ,随着靶板硬度增加 ,靶板安全角减小 ,抗弹性能提高 ,这主要是由于高硬度靶板使弹丸产生断裂和破碎及弹丸在开坑和侵彻阶段的阻力加大所致。     

爆炸反应装甲作用场下近炸引信作用距离计算模型

为有效毁伤装甲目标,有必要考虑如何尽可能规避爆炸反应装甲作用场。针对爆炸反应装甲和破甲弹结构特性及作用机理,建立一种基于坦克炮低伸弹道的近炸引信作用距离计算模型。根据模型几何关系确定出破甲弹与爆炸反应装甲的极限交会距离,进而推出一级近炸引信作用的合理距离。运用该模型以某型破甲弹为例,推出极限交会距离的理论值以及一级近炸引信作用距离与弹丸速度的关系。爆炸反应装甲威力场试验表明,极限交会距离的安全临界值与其理论计算值基本吻合,由此计算模型推导出的引信作用距离具有较高精度,对工程设计具有一定的指导意义。     

某结构反应装甲金属板运动仿真研究

为研究射流引爆某结构反应装甲后,各金属板的运动情况,以及附加盖板或隔板位置变化对平行双层反应装甲金属板运动的影响,采用三维有限元仿真软件LSDYNA进行仿真,并对800μs时各金属板的速度及相对主装甲距离进行统计分析。仿真结果表明：当盖板与上层反应装甲距离d=6 mm时,下层反应装甲面板的速度最小,与主装甲的距离最近,此时下层反应装甲面板的最小运动距离为162 mm,时间为1260μs;隔板与上层反应装甲背板相贴时,下层反应装甲面板的速度最小,与主装甲距离最近,此时下层反应装甲面板的最小运动距离为171 mm,时间为5130μs。     

高氮奥氏体装甲钢抗弹性能研究

研究氮含量为0.56%的不同厚度规格的高氮奥氏体装甲钢抗穿、破甲弹侵彻时的抗弹性能、冲击硬化、抗弹机理等现象,以防护系数的优劣作为评定依据。试验结果表明,高氮钢可产生明显的冲击硬化现象,具有优良的抗弹性能和综合性能,高的防护系数使其可作为优良的防护材料。     

新型双层反应装甲金属板运动分析与研究

为了有效打击带盖板和隔板双层反应装甲的目标,对反应装甲起爆后各金属板的运动规律进行了研究,确定了金属板的飞散对射流造成的干扰。通过理论分析金属板的运动,建立反应装甲的运动模型,然后用LS-DYNA进行仿真得到了各金属板速度-时间曲线和位移-时间曲线,并进一步分析了金属板的运动规律。仿真结果表明,针对实战中聚能战斗部侵彻坦克披挂的反应装甲的法线角一般在60°以上,得到此时反应装甲的作用场时间约为600 μs,则串联战斗部后级延迟时间应大于600 μs才能避免飞板对后级射流的影响。     

凯夫拉与陶瓷复合结构抗侵彻性能数值仿真

为研究凯夫拉-129(Kevlar-129)材料与氧化铝(Al₂O₃)陶瓷面板复合装甲结构对抗侵彻性能的影响,建立平头弹丸侵彻该复合装甲单元的有限元模型。在数值模拟侵彻过程中,通过改变侵彻体的速度与复合装甲的结构,得到不同速度下的侵彻体速度变化曲线,分析了不同速度侵彻体击穿复合装甲的靶后速度与复合结构对其动能的吸收能力。分析结果表明：Kevlar与Al₂O₃陶瓷的复合装甲结构可以更好地抵抗侵彻;Kevlar夹层的位置对抗侵彻能力有较大影响,可为今后轻质复合装甲板设计提供相关技术参考。     

长杆弹撞击装甲陶瓷的界面击溃效应数值模拟

利用动力有限元软件AUTODYN模拟了长杆弹撞击装甲陶瓷的界面击溃效应及其影响因素。在验证计算模型、参数及算法可靠的基础上,模拟研究了长杆弹头部形状、盖板、陶瓷预应力等对界面击溃效应的影响规律。结果表明:平头、球形和锥形头部形状长杆弹界面击溃/侵彻转变速度有显著差异;增加盖板及对陶瓷施加预应力均可减小陶瓷的损伤破坏程度,提高陶瓷的界面击溃/侵彻转变速度,提高装甲陶瓷抗弹能力。利用动力有限元软件AUTODYN模拟了长杆弹撞击装甲陶瓷的界面击溃效应及其影响因素。在验证计算模型、参数及算法可靠的基础上,模拟研究了长杆弹头部形状、盖板、陶瓷预应力等对界面击溃效应的影响规律。结果表明:平头、球形和锥形头部形状长杆弹界面击溃/侵彻转变速度有显著差异;增加盖板及对陶瓷施加预应力均可减小陶瓷的损伤破坏程度,提高陶瓷的界面击溃/侵彻转变速度,提高装甲陶瓷抗弹能力。     

爆炸反应装甲对爆炸成型弹丸侵彻效应影响的实验研究

为揭示三明治结构爆炸反应装甲（ERA）对爆炸成型弹丸（EFP）侵彻效应的影响,开展了铜质杆式EFP对披挂典型斜置角ERA主靶板的侵彻效应实验。采用脉冲X光摄影方法拍摄了EFP与ERA相互作用的图像,并获得了EFP对主靶板的剩余侵彻深度（RDOP）。实验结果表明,EFP对披挂ERA主靶板的RDOP随着ERA斜置角的增大而呈非线性下降,相对无ERA时的侵彻深度下降百分比呈指数增长的变化趋势。ERA炸药层厚度为0.027D（D为装药口径）时,当斜置角为0°和30°时,EFP的RDOP和相对侵彻深度下降百分比变化较小;当斜置角从30°增大到60°时,EFP的RDOP从0.50D减小至0.19D,相对侵彻深度下降百分比则从41%迅速增大到77%. 随着ERA炸药层厚度的增大,EFP的RDOP减小、相对侵彻深度下降百分比增大。其中, ERA炸药层厚度为0.027D时的相对侵彻深度下降百分比比ERA炸药层厚度为0.018D时平均增大8%.