多层靶板结构对穿甲影响的模拟仿真研究

为探索穿甲爆破弹战斗部结构对装甲靶板的破坏机理及侵彻效果的影响因素,基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,以靶板的层数参数为仿真变量,建立半穿甲弹及靶板模型,进行数值模拟,再现了侵彻过程。通过仿真计算,得到了在靶板总厚度相同条件下,靶板层数越多,抗侵彻能力越差这一结论,为半穿甲弹结构的设计及战术技术指标要求的确定提供了依据。     

Q235钢单层及接触式多层板对卵形头弹抗侵彻特性

利用轻气炮进行卵形头杆弹正撞击单层板和等厚接触式三层板的试验,得到了这两种结构靶体的初始-剩余速度曲线以及弹道极限。研究靶体结构对其抗侵彻特性的影响,包括靶板的失效模式和抗侵彻性能。采用ABAQUS/EXPLICIT数值模拟软件对杆弹撞击金属板的过程进行数值模拟研究。通过对比数值模拟和试验结果,验证了数值模拟模型和参数的有效性。研究结果表明:试验与数值模拟计算结果两者之间一致。此外,靶体从单层板过渡到三层板,靶体的主要失效模式从花瓣开裂转变到盘式隆起。     

一种异形弹撞击2A12铝合金薄靶的数值研究

利用有限元软件ABAQUS建立仿真模型,构造了一种异形弹撞击2mm厚度2A12铝合金靶体,获得靶体结构剩余速度和弹道极限速度,得到靶体撞击后的损伤情况。根据仿真结果,分析异形弹的扩孔比和前探比对靶板失效模式以及抗侵彻性能的影响。研究结果表明,弹体的弹道极限会随着扩孔比的增加而越低,同时对弹靶撞击的物理过程和损伤形式进行分析发现,靶体失效模式也会受到弹体的扩孔比和前探比的影响,不同扩孔比的靶体受撞击后会出现不同的裂纹扩展和碎片分布。     

Q235钢单层板对弹体抗撞击特性研究

为了分析外来撞击物对单层板结构的撞击特性及机理,以及结构防护特性的影响因素,利用一级气炮进行单层金属板撞击试验,同时利用理论模型对试验结果进行分析。根据试验结果分析,特别地,在理论模型中引入一个因子对靶体厚度进行修正。基于撞击试验数据,通过理论模型研究不同厚度的单层金属板对卵形,平头以及半球形头杆弹的抗侵彻特性,揭示了靶体厚度和弹体头部形状对抗侵彻性能与失效模式的影响。理论模型计算结果与试验数据进行了比较,发现二者吻合得较好。理论模型计算结果试验表明:靶体弹道极限随弹体头部曲率直径比(Caliber-radius-head,CRH)先增大后减小,最后变化趋势比较平缓。在一定的厚度范围内,靶体的弹道极限随其厚度增加而增加。     

刚性弹侵彻带覆土层混凝土靶数值仿真

为了模拟刚性弹正侵彻带覆土层混凝土靶试验,采用半经验公式法,确定靶体响应力函数,然后利用ABAQUS/EXPLICT软件,编写VDLOAD子程序,将靶体响应力函数加载到弹体表面作为有限元计算的边界条件,建立刚性弹正侵彻带覆土层混凝土靶的计算模型,并分别对模型里土壤侵彻和混凝土侵彻单独进行了验证。最后将计算结果与相关文献中带覆土层混凝土侵彻试验进行比较。结果表明计算结果与试验结果吻合,该计算模型适用于正侵彻带覆土层混凝土的研究。     

靶板强度对射孔弹穿深影响的有限元仿真

随着石油工程技术的进步,完钻井深不断增加,储层岩石压实度和强度也不断增加,需采用大装药量射孔弹才能射穿污染带,高强弹-超强靶组合将增加侵彻分析的难度.应用LS-DYNA软件,结合ALE算法,以某油田井下射孔为例,建立HS35-5型射弹—枪—液—套管—混凝土靶三维模型,对射孔弹起爆过程进行数值模拟.通过优化不同接触面间的网格协调,减少数值畸变,提高分析精度;通过建立1/4射孔弹模型,调整关键部位网格密度,减少网格数量,降低机时.研究表明,70 MPa混凝土靶射孔弹侵彻深度为670 mm;90 MPa混凝土靶射孔弹侵彻深度为640 mm;110 MPa混凝土靶射孔弹侵彻深度为603 mm.随着靶板强度的增加,射孔弹侵彻深度逐渐降低.该研究可为井下射孔弹侵彻超强靶的仿真分析提供参考.     

TC4钛合金板抗高强杆弹正撞击侵彻特性实验研究

为了研究高速撞击下TC4钛合金平板的损伤行为及弹头形状对其抗侵彻性能的影响,利用轻气炮加速装置,对10 mm厚钛合金平板进行了杆弹正撞击侵彻实验,得到了两种弹体撞击下靶板的弹道极限和损伤形貌,并结合微观观察对靶板的损伤特性和机理进行了分析.结果表明10 mm厚度TC4靶板,平头弹和卵形弹撞击后的破坏形式有明显的不同,且对卵形弹的抗弹性明显优于对平头弹.卵形弹撞击后靶板损伤为正面开孔,背面剥落,破坏模式为花瓣型破坏.平头弹撞击后靶板为剪切冲塞型破坏,且弹孔边缘整齐,内壁光滑.此外使用扫描电子显微镜观察到了平头弹侵彻靶板时产生的绝热剪切带,绝热剪切带的产生意味着靶板防护能力大大降低.     

复合材料纤维叠层织物弹道侵彻数值分析

采用非线性动态显式有限元分析软件ANSYS 10.0/LS-DYNA,模拟了弹头侵彻纤维叠层织物的过程,得到了子弹速度历时图、子弹动能损失历时图、靶板应力历时图、靶板冲击变形演化图等.采用罚函数方法,重点分析了在中高速弹头侵彻过程中,织物的变形演化过程和破坏形式以及织物中应力的发生及传播过程,并进一步分析不同的弹头形状、不同的子弹速度及不同叠层层数,对织物的抗弹性能的影响,验证了复合材料抗弹性能的速度效应.研究对复合材料弹靶科研试验,生产验收,质量评定等有重要参考价值.     

目标运动对金属射流侵彻效果的影响分析

以靶板的运动对侵彻效果的影响为重点,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件进行仿真计算,着重分析了同一射流对靶板不同运动速度下的侵彻情况。     

穿爆弹对靶板侵彻能力仿真

为研究在一定着角、着速下穿爆弹对靶板的侵彻能力情况,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件进行建模,对穿爆弹侵彻过程进行数值模拟,再现了侵彻过程,对比仿真结果,得出一定着角、着速下穿爆弹穿透靶板的极限厚度为20mm,为穿爆弹结构的设计提供了依据。     

靶板厚度对破片声发射信号特征的影响研究

为研究铝合金靶板厚度对靶板声发射信号特征参数的影响,对直径8 mm球形破片侵彻不同厚度铝合金靶板进行数值模拟研究,获得靶板侵彻过程中的声发射信号。仿真分析不同速度下靶板厚度对破片侵彻过程中声发射信号特征参数的变化,研究发现：靶板厚度在3 mm～10 mm范围的声发射信号特征值幅度随破片速度的增大而增大;根据靶板厚度与靶板声发射信号特征参数的关系,选择合适厚度靶板对破片声发射信号进行分析。     

航空机载弹药着速对侵彻靶板影响的仿真分析

航空机载侵彻型弹药由于姿态调整及过载冲击的影响，对着靶速度有一定的要求，利用冲击波理论对极限撞击速度进行理论计算。应用ANSYS／LS—DYNA分析技术对航空抛撒侵彻型弹药侵彻混凝土靶板进行分析，获取各着速下侵彻过程的速度、加速度曲线，结合极限撞击速度的理论计算值与模拟值比较分析，得到着速对靶板侵彻效果的影响，为引信抗冲击过载加速度传感器的设计及加速发动机功率的选择提供理论支持。     

弹丸侵彻混凝土靶面的数值模拟与分析

对延时引信弹丸侵彻混凝土靶面进行数值模拟与分析,利用分析软件ANSYS中的LS-DYDA模块,采用仿真与数值分析的方法,分析出弹丸侵彻混凝土靶面的速度及加速度变化曲线,并通过对数据的分析与延伸计算,为检靶技术研究提供理论依据。     

不同锥角药型罩的金属射流性能仿真分析

以深侵彻弹为目标,对药型罩锥角这一影响金属射流性能的因素进行了详细的分析研究。在分析国内外有关聚能装药的基础上,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件进行仿真计算,模拟结果表明,在靶板速度一定的条件下,锥角为110°的圆锥形药型罩形成的射流对运动体的侵彻效果最好。     

起爆点位置偏差对射流性能影响的数值模拟

利用LS-DYNA软件仿真分析了起爆点偏差对射流侵彻等效斜靶的影响。分析结果表明:以靶板运动方向为正,当起爆点偏移量为负时,射流头部会形成一个向右的偏移量和径向速度,与靶板的运动方向一致,导致射流后期的侵彻能力下降,穿透靶板的时间较长,造成的滑槽宽度和体积偏大,对导弹的稳定性造成一定的破坏;当起爆点偏移量为正时,射流头部会形成一个向左的偏移量和径向速度,与靶板的运动方向相反,造成的滑槽宽度和体积也就相对较小,对靶板的损坏就不算明显,但射流剩余轴向速度保存得相对较好,为引爆炸药打下了基础。     

超高速弹丸连续侵彻靶板仿真研究

试验验证超高速弹丸连续侵彻靶板时的侵彻效果代价过大,数值模拟预测提供了新的解决途径.建立了超高速弹丸与连续靶板模型,利用ABAQUS软件,结合Mie-Grüneisen状态方程、Johnson-Cook本构方程和Johnson-Cook断裂准则,对钨合金弹丸2km/s初速下连续侵彻钢质靶板进行仿真研究.超高速弹丸可连续侵彻6层厚度为30mm的靶板,相邻靶板受到了弹丸与飞溅单元的共同冲击,最后2块靶板主要受到飞溅单元的冲击.超高速弹丸每穿透一层靶板,头部及弹体表层发生着侵蚀变化、能量损失与速度变化.充塞穿甲是超高速动能弹的典型穿甲形式,穿甲威力大.数值模拟有助于认识超高速弹丸连续侵彻靶板的过程.     

弹丸斜侵彻混凝土靶板过载分析

为了研究弹丸在倾斜侵彻过程中的特性分析,运用国际通用有限元非线性动力学分析软件LS-DYNA3D,对弹体在不同入射角倾斜侵彻半无限厚混凝土靶时的全过程进行了对比分析.可得出:随着入射角的增加,弹丸产生跳弹,侵彻安定性差,弹体达不到侵彻效果、起不到毁伤目标作用,验证了模型分析的正确性.     

基于DYNA的柔性钨芯弹丸侵彻钢板仿真分析

基于DYNA对不同初速度下的柔性钨芯弹丸侵彻钢板过程进行仿真实验,通过对钢板侵彻效果分析,得出弹丸侵彻过程应力变化云图以及弹丸侵彻过程速度变化和弹丸侵彻前后能量变化,为柔性弹丸实际应用提供理论依据。建立的仿真方法可用于指导柔性弹的优化设计、损伤效果评估以及斜侵彻钢靶相关问题的研究。     

天体撞击器的构型设计与侵彻性能仿真分析

采用小型化、模块化、分体式设计原理,对天体撞击器进行了构型设计。介绍了四种天体撞击器构型设计方案,通过分析对比,选用最优的设计方案,将侵彻本体设计为卵形头部细长体,将贮箱和控制模块对称外挂于本体两侧,侵彻本体内部放置科学载荷集成装置,并通过封装起抗高过载作用。通过计算机软件,对所设计的天体撞击器进行侵彻性能仿真分析,确认所设计的构型在高速、高过载情况下未产生弯曲变形,且未受明显破坏。天体撞击器侵彻弹道稳定,侵彻深度大于1 m,所承受侵彻过载超过50000 g。     

弹丸不同倾角侵彻混凝土影响分析

为了考察弹丸在不同入射角侵彻过程的特性,利用有限元分析软件对弹丸过载环境进行数值模拟。通过分析得到弹丸侵彻过程中的弹体位移、过载加速度、应力曲线,揭示了弹体侵彻靶板的加载特性。结果表明:弹丸入射角越小,侵彻效果好,达到毁伤目标物目的;倾角越小弹头部受到损伤越大。