不同密度弹丸对靶板的损伤仿真与评估研究

为研究不同密度弹丸对武器装备的损伤，建立弹丸侵彻多层靶板的有限元模型，对不同密度弹丸侵彻多层靶板进行仿真试验。不同于传统的宏观破口尺寸损伤表征参数，引入等效应变及等效应力幅值来精确描述靶板损伤，并提出了一种基于多元统计分析对靶板损伤进行评估的方法。计算结果表明：利用该方法所得到的评估结果与理论分析结果完全一致。这说明基于多元统计分析的靶板损伤评估方法是切实可行的，可以进一步应用于装备损伤评估与易损性研究中。     

爆炸冲击波对靶板的损伤仿真与评估研究

为了研究爆炸冲击波对武器装备的损伤，建立了炸药爆炸冲击靶板的有限元模型，对不同厚度靶板在确定爆炸冲击环境下的损伤进行了仿真试验。不同于传统的宏观破口尺寸损伤表征参数，引入了等效塑性应变来精确描述靶板损伤，并提出了一种基于主成分分析理论对靶板损伤进行评估的方法。结果表明：利用该方法所得到的计算结果与理论分析结果完全一致。这说明基于多元统计分析的靶板损伤评估方法是切实可行的，可以进一步应用于装备爆炸损伤评估与易损性研究中。     

爆炸成型弹丸侵彻靶板的数值仿真

基于LS-DYNA的动力学分析通用有限元程序,对爆炸成型弹丸形成和侵彻靶板过程进行了数值仿真。建立了数值仿真模型,利用数值模拟技术实现了弹丸的形成以及不同药型罩结构对爆炸成型弹丸形成的影响,实现了侵彻过程中弹丸的变形与靶板的破坏状况可视化,同时对仿真结果进行了分析。通过对爆炸成型弹丸侵彻靶板的数值仿真,为开展爆炸成型弹丸毁伤机理研究奠定了良好的基础。     

平头弹丸侵彻金属靶板的数值仿真

基于ABAQUS/Explicit非线性有限元分析程序,通过二次开发利用含损伤的Johnson-Cook本构模拟靶板材料,对刚性平头弹丸垂直侵彻不同厚度的金属靶板进行了数值仿真,实现了侵彻过程的可视化。结果表明：网格密度对计算结果有影响,但随着网格密度增加,结果趋于收敛;侵彻过程中,弹丸与靶板发生了多次碰撞,靶板的塑性变形局限在很窄的剪切带内;对数值计算结果与试验结果进行了比较,发现二者吻合得较好。相关结论对防护结构的设计具有指导意义。     

球形头部弹丸侵彻运动靶板的数值模拟

为研究球形头部弹丸高速侵彻运动靶板的侵彻规律,运用LS-DYNA动力分析软件仿真研究了不同条件下球形头部弹丸对靶板的正侵彻效应,获得了运动靶板厚度、材料和弹丸着速3种参数对侵彻过程中弹丸弹道偏移、翻转角度和剩余速度的响应规律。结果表明,随着着速的提高,弹丸翻转幅度和弹道偏移量逐渐减小;随着靶板厚度的增加,弹丸正向翻转角度和轴向剩余速度显著减小,而弹道偏移量增大;3种材料运动靶板中,4340钢靶对弹丸弹道偏移、翻转角度和剩余速度的影响最大,Weldox460钢次之,LY12铝最小。     

层叠型缓冲靶板对弹载测试仪的保护作用研究

使用空气炮模拟火炮发射时的高过载环境对弹载测试仪进行测试时,弹丸撞击靶板会产生尖峰脉冲对测试仪造成严重的损伤,为提高测试仪的存活性,展开对缓冲靶板层叠方式(不同材质的靶板相互叠加的叠层结构)的研究。通过撞击动力学理论描述弹丸对靶板的压缩和侵彻行为,并结合动量守恒和能量守恒定律计算出靶板参数和传递到靶板上的冲量的关系。使用ANSYS/LS-DYNA建立弹丸正侵彻靶板模型,弹丸速度为200 m/s、质量为5.5 kg,仿真结果表明：3层总厚度450 mm的泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式能有效消除尖峰脉冲并缩短弹丸对靶板的作用时间,加速度均值约为7 000g,脉宽为2.8 ms。受条件限制,空气炮试验采用弹丸质量为5.5 kg、速度为150 m/s,并将缓冲靶板的单层厚度减小到100 mm,结果表明：在泡沫铝+泡沫铝+橡胶组合方式下,弹丸结构和测试仪功能完好,加速度均值约为27 000g,脉宽为0.55 ms。     

30mm半穿甲弹斜侵彻陶瓷/钢复合装甲的弹着角效应研究

设计了30mm半穿甲弹斜侵彻陶瓷/钢复合靶的弹道试验,采用高速摄像记录了弹靶作用过程,研究了弹着角、弹丸位移以及背板变形挠度的图像测量方法,通过仿真验证了该方法的可行性与准确性.基于高速摄像序列图像对弹靶作用过程进行了测量分析,结合试验数据研究了弹着角对半穿甲弹侵彻效能的影响.结果表明:弹着角导致弹丸受靶板的不对称阻力作用,侧向力及侧向力矩使得弹丸在侵彻过程中不断偏转,表现为侵彻路径呈曲线;在相同速度条件下,随着弹着角的增大,侵靶时间延长,背板变形挠度减小,侵彻效能降低.     

某预制破片弹丸穿甲威力研究

介绍了战斗部预知破片弹丸所针对的目标,给出了高速运动弹丸对目标的穿甲作用理论以及理论计算方法,并给出了计算结果;同时通过有限元分析方法在有限元分析软件中建立了弹丸对靶板侵彻的仿真计算模型并进行了计算。计算结果表明：预制破片弹丸所具备的威力不但能够侵彻给定的装甲目标,对装甲目标内部设施具有二次毁伤的效果。     

G45钢破片对中大口径弹体侵彻仿真分析北大核心

为了研究不同质量G45钢破片对中大口径弹药壳体侵彻效应,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立破片侵彻壳体模型。将弹药壳体通过等效公式换为Q235钢板,开展了在不同速度下,不同质量G45钢破片侵彻等效靶板Q235钢数值模拟仿真。仿真分析结果表明:相同质量下,G45钢破片撞击靶板侵彻深度与侵彻直径随着速度增加呈现递增趋势;得到了4.7 g,9.8 g小质量G45钢破片在800~1800 m/s速度范围内无法有效穿透中大口径弹体等效靶的结论;19.5 g G45钢破片侵彻20 mm的中大口径弹体等效靶的极限穿透速度范围在1200~1400 m/s之间。     

钨球破片对相控阵雷达天线的冲击损伤仿真

利用非线性动力分析软件LS-DYNA 3D,建立了钨球破片在击穿相控阵雷达天线部件下的毁伤仿真模型.对不同初速度的钨球破片以45°入射角对天线等效靶板的侵彻进行仿真分析,得到了钨球破片整个侵彻作用全过程的完整图像和主要数据.通过对结果图像与数据的分析得出:随着钨球破片初速度增大,剩余速度也会随之增大、击穿靶板所需杀伤动能变大、靶板质量损失变大.结论为相控阵雷达天线的战损快速评估与平时修理提供了科学的依据和参考.     

加筋板架抗动能穿甲的等效防护厚度研究

为研究舰船舷侧结构抗穿甲性能,采用有限元分析了两种典型工况下板架的穿甲破坏模式、弹体的剩余速度和板架的变形吸能规律,提出了基于剪切冲塞模式的剩余速度理论计算模型,比较了不同等效计算方法得到的结果,并将理论计算结果分别与相关文献的实验结果和本文的有限元计算结果进行了比较,两者之间均吻合较好。结果表明,加强筋对板架的抗穿甲性能影响较大,而板架的实际等效厚度是决定其抗穿甲性能的主要因素;不同的等效计算方法与模型相对尺寸、弹体冲击速度以及命中位置有关,对于弹体直径相对较大且初始冲击速度较高时,不同的等效计算方法得到的结果基本一致。     

子弹均匀散布子母弹最有利火力分配方法

在将子弹均匀散布的椭圆区域等效转换为矩形区域的基础上,建立了适宽射向射击子母弹对矩形目标毁伤全概率计算的数学模型。通过函数转换和泛函分析给出了子弹均匀散布子母弹理想射击密度,得到了理想射击密度下对目标的毁伤概率计算公式。讨论了最有利火力分配方式的确定方法,给出了最优射向间隔和表尺差的计算公式,为便于实际应用,给出了最优火力分配计算中所需的3个参数的近似计算公式,最后给出了应用算例。     

Reaction degree of composition B explosive with multi-layered compound structure protection subjected to detonation loading

The explosive reaction degree and protection from explosions are concerns in the military field.In this work,the reaction degree of the composition B explosive was investigated experimentally.Multi-layered compound structures were used as barriers to weaken the blast loads.A comprehensive experiment using a high-speed camera and image processing techniques,side witness plates,and bottom witness plates was presented.Using the experimental fragment velocities,fragment piercing patterns,and damage characteristics,the reaction degree of the explosive impeded by different multi-layered com-pound structures could be precisely differentiated.Reaction parameters of the explosive obstructed by compound structures were obtained by theoretical analysis and numerical simulations.Unlike the common method in which the explosive reaction degree is only distinguished based on the initial pressure amplitude transmitted into the explosive,a following shock wave reflected from the side steel casing was also considered.Different detonation growth paths in the explosive formed.Therefore,all these shock wave propagation characteristics must be considered to analyze the explosive response impeded by compound structures.     

飞机机翼结构损伤仿真研究

飞机结构的战伤模式及战伤程度预测对于制定战场抢修预案及改进战斗生存力设计具有重要意义。采用计算机模拟仿真技术定量分析了飞机机翼结构遭受射弹攻击后的损伤情况。通过损伤仿真讨论了3类情形,一是机翼结构受到简单的侵彻后的冲击效应;二是高速射弹攻击带有翼盒的机翼,而产生流体动力冲压效应;三是在射弹冲击模型中增加爆炸条件,研究射弹以任意角度冲击不同的位置产生的耦合效应。基于AN SY S/LS-DYNA仿真,给出了机翼结构损伤的结果,结论为战伤飞机战场抢修的快速评估提供了科学依据,也为飞机平时修理提供了参考。     

横向运动板对长杆弹变形及运动影响的数值研究

利用Ls—DYNA软件对钨合金长杆弹垂直侵彻单层和双层横向运动钢板进行了数值计算。通过分析长杆弹的塑性变形、速度降、动能降和横向速度，得到了单层和双层板横向运动速度与影响长杆弹侵彻能力因素的关系。仿真结果表明：随着运动板速度的增加，运动板对长杆弹的侵蚀加剧，长杆弹的速度降、动能降增大；运动板相同速度下，虽然单层板的冲击能使长杆弹获得较大横向速度，但双层板比单层板对长杆弹的干扰效果更明显。     

某型火箭弹对巡航导弹毁伤概率仿真分析

通过对巡航导弹目标特性分析,论述了目标易损性和毁伤机理(包括破片战斗部对目标的击穿概率模型)。利用破片初速及存速计算模型,分析了战斗部爆破后破片速度衰减规律,并做了模拟仿真,为火箭弹战斗部设计及毁伤效能评估提供了理论依据。最后根据射弹散布规律及毁伤原理建立了毁伤模型,并以某型火箭弹为例,对毁伤概率模型进行了仿真分析。仿真结果表明:该方法为火箭弹战斗部设计和提高对巡航导弹毁伤概率提供了参考。     

舰炮制导炮弹技术风险评估

针对技术风险评价中信息的模糊性和不确定性,提出了舰炮制导炮弹技术风险的灰色聚类评价方法。首先将舰炮制导炮弹研制方案的关键技术进行分解,确定综合评价指标,得到各指标的属性值;然后按照综合评价要求划分灰类,建立白化权函数;最后结合权重采用灰色聚类综合评价方法获得各关键技术所属风险级别及研制方案的综合技术风险值。算例表明,灰色聚类评价方法可将技术风险评价中的模糊和不确定信息定量化处理,能够有效地对舰炮制导炮弹的技术风险进行评价。     

Influence of thickness and projectile shape on penetration resistance of the compliant composite

The present study deals with development of conceptual proof for jute rubber basedflexible composite block to completely arrest the projectile impacting the target at high velocity impact of 400 m/s through numerical simulation approach using finite element (FE) method. The proposed flexible composite blocks of repeating jute/rubber/jute (JRJ) units are modelled with varying thickness from 30 mm to 120 mm in increments of 30 mm and impacted by flat (F), ogival (O) and hemispherical (HS) shaped projectiles. All the considered projectiles are impacted with proposed flexible composite blocks of different thicknesses and the penetration behaviour of the projectile in each case is studied. The penetration depth of the projectile in case of partially penetrated cases are considered and the effect of thickness and projectile shape on percentage of penetration depth is statistically analyzed using Tagu-chi's design of experiments (DOE). Results reveal that the though proposedflexible composite block with thickness of 90 mm is just sufficient to arrest the complete penetration of the projectile, considering the safety issues, it is recommended to use theflexible composite with thickness of 120 mm. The nature of damage caused by the projectile in the flexible composite is also studied. Statistical studies show that thickness of the block plays a prominent role in determining the damage resistance of the flexible composite.