复合防护结构抗破片侵彻性能的研究

为提高复合柔性结构的抗破片侵彻能力,采用AUTODYN中Euler-Lagarange算法对不同位置和厚度聚脲材料复合柔性结构的抗破片侵彻效果进行数值模拟,并通过正交试验对复合柔性结构防护性能的影响因素进行了研究。结果表明：聚脲材料在复合柔性结构内侧位置时抗破片侵彻能力最强;抗破片侵彻效果与聚脲材料厚度成正比;复合柔性结构防护性能影响因素的主次顺序为：防爆液体厚度、芳纶纤维层数、聚脲材料位置、聚脲材料厚度。     

骨料粒径对混凝土靶抗高速破片侵彻影响的实验研究

为考察骨料粒径对混凝土材料抗高速破片侵彻的影响,利用轻气炮加速装置和激光测试系统进行素混凝土(PC)和钢纤维增强混凝土(SFPC)侵彻实验研究,通过高速摄像机记录弹体着靶姿态和靶体动态损伤过程。实验中混凝土靶选用5～10 mm、10～15 mm、15～20 mm 3种不同级别骨料粒径,通过对侵彻深度、成坑体积以及靶体碎片剥落过程的比较发现：针对素混凝土靶体,3种级别粒径范围内,级别最大的骨料粒径靶体其抗侵彻能力达到最强;而对于钢纤维含量为1%的钢纤维增强混凝土,粒径级别为10～15 mm的靶体抗侵彻能力最佳,结合骨料粒径对混凝土断裂能的双重作用,表明钢纤维的含量与骨料粒径之间存在一个优化值,在这个优化值配比下,钢纤维增强混凝土抗高速破片的侵彻能力能够达到比较理想的效果。实验结果的讨论分析对混凝土防护工程的设计具有借鉴作用。     

破片形状对复合靶抗侵彻性能影响的实验研究

采用系列弹道实验,研究了双层钢/铝爆炸复合靶在不同形状破片侵彻作用下的毁伤机理和抗侵彻性能。实验采用14.5 mm滑膛枪发射直径6 mm的钢质球形破片和边长4.2 mm的钢质立方体破片。基于实验结果,分析了不同形状破片侵彻下靶板的毁伤机理和破坏模式,讨论了破片形状、动能及靶板厚度分布等因素对复合靶抗侵彻性能的影响。结果表明:在球形破片和立方体破片的侵彻作用下,钢面板发生剪切冲塞破坏,铝背板发生延性扩孔破坏;复合靶板抗立方体破片侵彻性能优于抗球形破片侵彻性能;在球形破片的侵彻作用下,当靶板厚度一定时,复合靶板的抗侵彻性能随钢面板与铝背板厚度比的增大而提高,对于立方体破片则相反。     

破片对爆炸洞的侵彻深度研究

以小口径炮弹弹丸爆炸破片对爆炸洞防护板的侵彻为研究背景，对破片侵彻不同材料的深度进行了比较，从理论计算上分析了侵彻结果，得到了爆炸洞设计的参考依据。     

不同材质靶板抗破片侵彻等效关系实验研究

文中在试验建立钨球对2π装甲钢板和LY12CZ铝合金板的极限穿透速度公式的基础上，通过量纲分析、依据极限穿透速度相等的原则建立了不同材质靶板抗破片侵彻的厚度等效关系，与实验结果符合得较好。     

爆炸成型弹丸侵彻钢靶的后效破片云实验研究

为研究爆炸成型弹丸（EFP）穿透钢靶后的后效威力,设计了长杆形EFP装置及对45号钢 靶板的侵彻实验。采用X光摄影方法观测EFP穿过靶板后的破片云形态及飞散特性;通过测量靶板后一定距离处验证板上的穿孔,得到靶板后破片数量。从拍摄的脉冲X光照片可以看出：EFP穿透钢靶后形成的破片云形状是截椭圆形,飞散角约50°. 从验证板上的穿孔可以看出：靶后破片可穿透10 mm铝板,破片穿孔分布相对随机,穿孔直径近似呈正态分布特征,破片飞散角与X光观测结果一致;随着靶板厚度增大,破片飞散角均为50°,但靶后破片数量呈先增大、后减小的趋势,即存在靶后破片数量最大化的靶板厚度。从回收到的破片可以看出：靶后碎片由EFP和钢靶碎片共同构成。     

非均质复合结构靶抗高速破片侵彻性能试验研究

研究均质钢靶和非均匀质纤维复合靶组成复合结构靶的抗弹性能,通过大量射击试验,比较了均质钢靶和非均质纤维复合结构靶的抗高速异性破片侵彻的性能,分析了纤维复合靶对结构靶抗高速侵彻性能参数的影响。     

球形破片侵彻靶板的损伤模式研究

为了给装备的改进设计和战斗损伤分析提供依据,利用LS-DYNA进行了球形破片侵彻靶板的有限元分析,在确定钨球破片和LY-12铝合金靶板的材料模型并进行计算验证的基础上,利用不同尺寸的球形破片对不同厚度的靶板进行了仿真分析,得出了不同情况下破片对靶板的撞击相图,并对靶板的损伤模式进行了分析.     

活性破片引燃航空煤油实验研究

进行弹道炮发射实验,研究活性破片和钨合金破片作用模拟油箱和引燃航空煤油问题。实验结果表明：在1 080 m/s着速下,活性破片击穿10 mm厚LY12铝靶后能可靠引燃航空煤油,而同质量钨合金破片以1 643 m/s的速度命中油箱,只造成油箱穿孔及漏油,未能引燃燃油;常温状态下,活性破片较钨合金破片具有更强的引燃航空煤油能力,活性破片的内爆作用和化学能释放是造成油箱结构严重破坏和燃油燃烧的主要原因。进行弹道炮发射实验,研究活性破片和钨合金破片作用模拟油箱和引燃航空煤油问题。实验结果表明：在1 080 m/s着速下,活性破片击穿10 mm厚LY12铝靶后能可靠引燃航空煤油,而同质量钨合金破片以1 643 m/s的速度命中油箱,只造成油箱穿孔及漏油,未能引燃燃油;常温状态下,活性破片较钨合金破片具有更强的引燃航空煤油能力,活性破片的内爆作用和化学能释放是造成油箱结构严重破坏和燃油燃烧的主要原因。     

破片斜侵彻靶板弹道极限速度分析

文中以球型破片为对象,采用实验和仿真方法研究了钨球斜侵彻不同结构靶板时,弹道极限速度随侵彻角的变化趋势.研究表明钨球斜侵彻不同结构的靶板时,弹道极限速度随侵彻角的变化规律具有相似性;同时还研究了与钨球同质量、同体积的钢球斜侵彻同一结构靶板时,弹道极限速度随侵彻角的变化趋势,得出了相应结论对于同一球型破片,直侵彻能贯穿的靶板,当侵彻角大于一定值时,即使侵彻速度很高也无法贯穿,直至破片碎裂嵌埋.上述结论,对战斗部威力设计、弹靶作用最佳位置的确定都具有十分重要的意义.     

截锥型战斗部斜穿靶数值模拟研究

利用动力有限元程序LS-DYNA对截锥型战斗部的斜穿靶过程进行了数值模拟，分析了穿靶速度、角度、材料性能以及导弹前舱段对战斗部斜穿靶性能的影响。由此提出，可以从增加战斗部材料的强度、韧性和改善战斗部过靶时的姿态等方面来提高截锥型战斗部的穿靶性能，同时还指出设计中应考虑导弹前舱段给战斗部穿靶带来的有利影响。     

毁伤增强型破片探索研究

为提高破片式防空武器的毁伤效能,对毁伤增强型材料进行了探索研究,并设计制备了一种Φ10mm×10mm的铝/聚四氟乙烯毁伤增强型破片。毁伤性试验表明该破片除具有对目标的动能打击外,还具有爆炸、冲击超压、高温作用、纵火等复合毁伤打击,其毁伤性明显优于同尺寸的钢破片,其化学潜能是动能的12.4倍。     

冲击作用下反应破片燃爆温度效应

从一维冲击波和热力学以及物理化学角度出发,建立了反应破片冲击燃爆温度与破片反应材料组分配比的数学关系模型,对比分析了PTFE/Al和PTFE/Ti两种反应破片的变化规律,其冲击燃爆温度都先随配方金属粉含量的增加而增大,在金属粉含量一定值时有一个最大值,在该点后,都随其金属粉含量的增加而下降;PTFE/Ti型反应破片的最大冲击燃爆温度要比PTFE/Al型反应破片高出1 100℃左右。与相关试验结果进行对比,可以认为反应破片冲击燃爆温度越高,其燃爆效果越好。所建立的分析模型和研究方法可推广应用于其他类型反应破片的冲击反应特性等动态性能研究。     

含能破片战斗部毁伤效应研究

为提高战斗部的毁伤效能,对含能破片战斗部开展了探索研究,介绍了含能破片战斗部的概念和特点,设计制备了AI/PTFE(聚四氟乙烯)质量比为30∶70配方的含能破片战斗部,对2.5,10,20 mm钢质靶进行侵彻实验,研究了该含能破片对靶板侵彻能力及靶后毁伤效率.试验结果表明:50 mm口径含能破片战斗部穿透了20 mm厚...     

新型头形弹体对混凝土的侵彻效能苘

针对一种带小圆柱体头形的新型弹体结构,将数值模拟和侵彻试验相结合,研究了不同头形参数的新型头形弹体在不同侵彻速度条件下对9 MPa和28.4 MPa 2种混凝土靶的侵彻机理和侵彻效能.研究结果初步表明,新型头形弹体侵彻混凝土不会出现开孔扩大效应,头部小圆柱先期侵彻,有利于弱化弹体侵彻路径周围介质的强度.初步判断,新型头形弹体在一定头形结构参数条件下的侵彻性能优于常规卵形头形弹体.     

双聚焦式破片战斗部不同起爆方式的数值模拟研究

针对某结构双聚焦战斗部的爆轰驱动特性进行了仿真研究。利用DYNA3D有限元程序,模拟计算了单点、两点和三点起爆方式下的爆轰波传播过程、壳体驱动及破片的飞散特性参数。模拟结果表明,两点起爆方案得到的两个战斗部聚焦带(-17°、-14°)和(14°、17°)内集中的破片数目最多,占总破片数的43.09％,双聚焦效果最优。     

钢板侵彻过载的三维数值模拟

利用LS—DYNA有限元程序，用弹塑性模型建立材料模型，对高速弹丸侵彻均质钢板问题进行了数值模拟，并与测试结果进行了比较，说明了有限元分析的有效性，为引信设计提供参考。     

刻槽弹体旋转侵彻铝靶试验与数值模拟

为研究刻槽弹体旋转侵彻作用性能,分析了刻槽弹体旋转侵彻作用过程,在着靶速度400～700 m/s范围对刻槽弹体和卵形弹体旋转侵彻铝靶进行了试验研究,利用LS-DYNA动力学软件对刻槽弹体和卵形弹体旋转侵彻过程进行了数值仿真,仿真和试验结果吻合较好,表明仿真方法及材料模型的适用性。进行了着靶速度300～700 m/s,转速0～1 500 r/s条件下的仿真试验。仿真结果表明,旋转对刻槽弹体侵深具有很大的影响,在弹体转速和着靶速度达到合理匹配时,旋转的刻槽弹体可以有效地提高弹体的侵深。