装备战场损伤试验布局设计仿真研究

装备战场损伤试验存在实施难度大,试验效率低的问题。为提高试验效能,采用AUTODYN,建立预制破片战斗部有限元仿真模型,模拟了战斗部爆炸及预制破片飞散的过程,仿真结果同实弹试验所采集数据基本吻合,验证了所用模拟方法的有效性。通过分析破片侵彻靶板的损伤规律,建立了球形破片撞击靶板损伤相图,结合破片飞散规律,建立了试验布局参考相图。研究结果表明:预制破片战斗部的爆炸及对装备的打击过程,能够通过数值仿真方式准确的进行模拟,从而大大减少试验费用;所建立的试验布局参考相图,能够为试验布局的设计和优化提供一定的参考。     

轴向和环向双聚焦破片战斗部壳体形状设计

破片定向聚焦是战斗部实现高效毁伤的重要途径。基于Shapiro公式和壳体微元分析方法,提出一种轴向和环向双聚焦破片战斗部壳体形状设计方法,可根据需要的聚焦程度设计对应的壳体形状,利用LS-DYNA中ALE算法对设计的壳体飞散过程进行数值模拟,并考察了壳体形状对破片分布的影响。结果表明:设计的壳体可实现破片在轴向和环向2个方向聚焦飞散,从而获得较大的破片密度增益。     

圆柱形装药驱动轴向预制破片飞散特性

为了增强柱形战斗部轴向威力,在无壳柱形战斗部底面布置单层离散的预制破片。开展圆柱形TNT装药驱动轴向预制破片飞散试验,获得预制破片的最大初速、飞散角等特征参数;运用LS-DYNA软件对装药驱动预制破片过程进行数值模拟,阐述预制破片群飞散过程;对装药驱动整体平板理论计算公式进行改进,获得预制破片的最大初速。结果表明:破片初速理论计算结果、数值计算结果和试验结果吻合良好;随着与装药底部中心距离的加大,破片初速、径向飞散角分别近似呈“抛物线”减小、增大;试验实测、理论计算得到的破片最大初速值超过2500 m/s,试验实测的径向飞散角最大约为22°,而周向飞散角则普遍较小,均值在5°以内。     

随动定向战斗部破片飞散特性研究

针对防空导弹常规破片式杀伤战斗部使用中存在能量利用率低的缺陷,提出采用随动定向战斗部的观点。建立随动定向战斗部的破片动态飞散区和飞散速度的计算模型,采用数值解析方法,解决在复杂弹目交会条件下破片的飞散区域与打击速度的计算问题．并用MATLAB软件对建立的模型进行验证,得出仿真结果与实际结果一致,这表明模型是合理、正确的。     

装药结构对破片初速影响特性

为了满足低附带战斗部的毁伤效果,将炸药与破片混合形成新型混合装药模式。在混合装药模式中,为了研究不同装药结构对破片初速的影响特性,设计了3种不同装药结构并进行数值模拟和试验;对比发现,数值模拟与试验结果规律吻合,破片的初速与装药结构有一定的关系。根据试验数据拟合了3种不同装药结构中破片最大速度曲线对比图,通过分析得出:不同装药结构中,炸药与破片分层越多,爆轰瞬间,相邻炸药所产生爆轰效果会发生叠加,爆轰波对破片的驱动效果会增强,则破片的初速也就越大。     

起爆方式对子母式战斗部破片速度影响的数值分析

为研究起爆方式对子母式战斗部破片速度分布及增益的影响,利用LS-DYNA软件对子母式战斗部的爆炸进行了数值模拟,并就不同起爆方式对破片速度分布及增益的变化进行了对比分析与研究.结果表明,两端同时偏心起爆的方式为最优起爆方式,破片速度增益最大;其次是偏心线起爆;最后是一端偏心起爆,可为战斗部设计提供参考.     

双球破片冲击柱壳装药的临界起爆条件

为了研究导弹战斗部(柱壳装药)在破片场中的累积毁伤问题,在现有单破片起爆平板装药的Jacobs-Roslund经验准则的基础上,分别建立了考虑破片尺寸、破片撞击角度、柱壳装药的装药半径和壳体厚度的单球破片、双球破片冲击柱壳装药临界起爆条件的工程分析模型.该模型计算结果与数值模拟结果和现有试验结果相吻,证明利用该模型能较...     

爆轰波斜冲击作用下破片飞散特性研究

为研究非对称结构战斗部的破片飞散特性,利用斜激波理论对爆轰波作用于壳体表面的过程进行研究,并利用自由面速度倍增定律对波在自由面反射后质点速度的计算进行简化,得到了破片飞散角的计算模型。利用D型战斗部试验数据对计算模型进行验证,结果表明,斜激波理论计算得到的破片飞散与试验结果吻合很好;当入射角较小时,壳体飞散角与入射角成线性关系。     

导弹战斗部破片杀伤试验误差分析

导弹战斗部设计、试验中的破片威力试验,一般采用静爆法,即将战斗部置于一定高度的托弹架上,根据战斗部的威力大小和测试项目布置靶板、靶网、传感器及各种测试仪器。战斗部的威力试验多采用一靶一网、多靶多网、使用测试仪等方法,但这些方法都不能准确反映战斗部的爆炸威力,不同品种、不同批次的战斗部的试验结果存在很大差异。如某型号导弹的试验中,各批破片数和破片初速均有一定差别,但同一批战斗部爆炸后的破片数量差高达98块,破片初速差竟达682m/s。因此,要反映战斗部威力试验的真实性,就有必要对战斗部静爆后的破片进行分析研究,得出可靠的试验数据,为设计、生产提供可靠的依据。     

不同时序破片和冲击波在对天线的复合毁伤分析

为了能清楚地了解杀伤爆破战斗部爆炸预制破片和冲击波对雷达天线阵面靶板的复合毁伤特性,采用LS-DYNA3D动力有限元软件,对破片和冲击波在不同时序下对天线阵面等效靶板的复合毁伤作用过程进行了一系列数值模拟研究,描述了两者在不同时序下对靶板的复合毁伤过程中的基本现象,分析了靶板某典型节点的位移变化规律,揭示了破片和冲击波作用靶板的不同时序对靶板损伤变形的影响。研究表明:破片和冲击波对装备部件的复合毁伤效应,不是二者毁伤效应的简单叠加,而存在特殊的作用机理,且这与二者到达目标的时序有关。所得结果不仅促进了损伤机理的研究与发展,而且还对杀伤爆破战斗部结构的优化具有参考价值。     

不同网栅结构对MEFP成型影响的对比分析

为了研究不同形状网栅结构对形成的MEFP破片的影响,利用LS-DYNA动力有限元程序,采用Lagrangian方法,分别对十字形网栅切割式MEFP战斗部、星形线形网栅切割式MEFP战斗部、中心圆环形网栅切割式MEFP战斗部、井字形网栅切割式MEFP战斗部成型过程进行了数值模拟研究,并对影响各自破片成型及发散角的因素进行了分析研究。通过对不同方案网栅切割式MEFP速度及散布面积对比分析,结果表明:采用井字形网栅产生的破片集聚性优于十字形、星形线形和中心圆环形结构方案。     

杀爆弹对主战坦克毁伤评估仿真

在全面分析杀爆弹对主战坦克毁伤效应的基础上，针对冲击波和破片对坦克外部件的毁伤，利用计算机仿真方法进行杀爆弹对主战坦克毁伤评估。利用射击线技术构建了杀爆弹对主战坦克毁伤评估模型；基于蒙特卡洛随机模拟试验法，开发了计算程序，进行了以破片杀伤为主的杀爆弹对主战坦克毁伤效应仿真评估，得到了车体命中破片数随炸点坐标变化规律，以及坦克整体毁伤概率随杀爆弹终点速度变化规律。研究结果为主战坦克目标易损性分析与毁伤评估提供了重要参考。     

某型防空导弹杀伤概率评估

基于防空导弹战斗部爆炸后的杀伤特征,对战斗部爆炸后产生的有效破片、破片飞行速度、破片对目标的覆盖面积进行了分析,建立了防空导弹杀伤概率评估模型。采用仿真弹道数据,对打击目标F-16战斗机应用s im u link仿真工具绘出了杀伤概率曲线,其结果与实际分析相一致,验证了评估模型的可用性。     

破片对反辐射导弹战斗部毁伤效能仿真

分析了“哈姆”反辐射导弹目标特性及破片对其毁伤模式,建立了破片对反辐射导弹战斗部毁伤效能模型,研究了不同质量破片对反辐射导弹战斗部的穿透能力和引爆能力。仿真及试验结果表明：单枚破片质量为15g,速度在1700m/s以上,就足以对反辐射导弹战斗部达到解体性毁伤,它为未来反导弹药战斗部设计提供了重要参考。     

空空导弹对目标的毁伤计算与仿真

根据空空导弹破片式战斗部对空中目标的毁伤特点,对战斗部对空中目标的毁伤过程进行分析.在分析研究的基础上,建立了计算空空导弹单发杀伤概率的数学模型,设计了空空导弹对空中目标毁伤过程的仿真流程,研究了基于OpenGL的空空导弹对目标毁伤过程的可视化仿真实现,为正确评估空空导弹武器系统的作战效能提供了依据和手段.最后,给出了基于OpenGL的空空导弹毁伤空中目标过程的仿真实例.     

Simulation of natural fragmentation of rings cut from warheads

Natural fragmentation of warheads that detonates causes the casing of the warhead to split into various sized fragments through shear or radial fractures depending on the toughness,density,and grain size of the material.The best known formula for the prediction of the size distribution is the Mott formulae,which is further examined by Grady and Kipp by investigating more carefully the statistical most random way of portioning a given area into a number of entities.We examine the fragmentation behavior of radially expanding steel rings cut from a 25 mm warhead by using an in house smooth particle hydrodynamic(SPH) simulation code called REGULUS.Experimental results were compared with numerical results applying varying particle size and stochastic fracture strain.The numerically obtained number of fragments was consistent with experimental results.Increasing expansion velocity of the rings increases the number of fragments.Statistical variation of the material parameters influences the fragment characteristics,especially for low expansion velocities.A least square regression fit to the cumulative number of fragments by applying a generalized Mott distribution shows that the shape parameter is around 4 for the rings,which is in contrast to the Mott distribution with a shape parameter of 1/2.For initially polar distributed particles,we see signs of a bimodal cumulative fragment distribution.Adding statistical variation in material parameters of the fracture model causes the velocity numerical solutions to become less sensitive to changes in resolution for Cartesian distributed particles.     

柔软物体力触觉形变模型验证系统

为了验证柔性物体力-形变模型的合理性,构建了基于CC2531芯片的无线数据收发平台、力传感器测量平台和FALCON手控器位移测量平台的力-形变模型验证系统。以新鲜猪肝脏为实验对象,研究了弹性形变实验和穿刺实验的作用力与位移之间的关系;以力-形变测量数据为基础,进行了参数验证校调。仿真实验结果表明:模型中力-形变特性与实际测量值保持一致。该系统能广泛应用于柔性物体力-形变模型验证,对于促进力触觉虚拟医学仿真系统的发展具有重要意义。     

复合战斗部结构参数影响分析

应用AUTODYN仿真软件,对一种复合战斗部方案的EFP成型性能进行了分析,结果表明,相对于传统布局方案,在破片方案更改后改变了药型罩的成型过程,导致EFP形状变差从而降低了毁伤性能。通过对结构参数影响进行分析,提出了优化方案,解决了破片方案调整后EFP的成型问题。