圆柱-双锥结合药型罩结构参数对侵彻性能的影响规律

为提高聚能破甲战斗部的毁伤能力,设计了一种圆柱-双锥结合药型罩。用数值模拟方法,通过对该药型罩的正交优化设计,研究了药型罩圆柱部直径d、高度h、上锥角α、下锥角β对射流头部速度和侵彻深度的影响。研究结果表明,上锥角和圆柱部直径分别是影响射流头部速度和侵彻深度的主要因素。因此,在优化设计中得到了兼顾射流速度和侵彻深度的最佳药型罩结构：d=8 mm、h=12 mm、α=36°和β=56°时,射流头部速度为8 667 m/s,侵彻深度达到173.7 mm。优化设计的研究结果具有一定的实际工程指导意义,可为聚能破甲战斗部的性能提升提供有效的设计方案。     

截顶式聚能装药战斗部射流成形规律研究

以Φ88 mm装药直径直锥式聚能战斗部为设计参照,采用数值模拟方法对比了无截顶和有截顶聚能装药战斗部的爆轰波传播规律和射流成形特征,揭示了截顶式聚能装药战斗部的射流成形机理.在此基础上,通过改变截顶直径和厚度,计算了25个工况的截顶式聚能装药结构射流成形过程,分析了截顶结构参数对截顶式聚能装药射流长度和头部速度的影响规...     

水下爆破聚能装药结构正交优化设计

以某特定尺度的微型聚能装药结构为研究对象,运用正交设计方法和数值模拟手段对影响射流成型和侵彻的4个关键结构参数进行优化设计.选定射流有效长度与头部速度作为试验指标,利用AUTODYN对9组试验方案进行数值模拟并获得指标数据,通过对模拟结果分析获得最优装药结构参数组合为璧厚0.8 mm、药型罩锥角角度60°、药柱高80 ...     

新型聚能装药球缺药型罩的优化设计

针对现代战场复杂多样的军事目标,提出一种具有多种毁伤模式的新型聚能装药战斗部,根据目标类别可选择地以最佳方式进行毁伤。采用LSDYNA-2D有限元仿真软件,对新型聚能装药进行数值模拟,探究药型罩材料、结构参数(曲率和壁厚)对新型聚能装药性能规律的具体影响,并优化设计球缺药型罩。研究结果表明：数值模拟结果与文献[17]中的试验数据有较好的一致性;新型聚能装药结构中的辅助装置,能使EFP(爆炸成形弹丸)转化成JPC(杆式射流)或JET(射流),实现了毁伤元间的转换;球缺曲率R=2D(装药直径)为新型聚能装药结构形成JPC(杆式射流)或JET(射流)的临界值。当球缺药型罩曲率R<2D(装药直径),新型聚能装药会形成JPC,球缺曲率R≥2D时,则形成JET;优化设计球缺药型罩的材料与结构参数为：球缺曲率R=2.5D、厚度h=0.033D、药型罩材料为铜。此条件下,侵彻深度S达到最大值292.1 mm,约为5倍装药直径。     

聚能射流形成过程的理论建模与分析

分析了聚能射流的形成过程,并对其中的各阶段进行了详细建模。在模型中考虑了炸药爆轰、金属的驱动、药型罩压垮以及射流和杵体的形成过程。采用该模型对某一聚能装药结构进行了计算,计算结果表明:药型罩顶部和底部微元的压垮速度较小,在射流头部形成反向速度梯度,与试验数据吻合较好。该模型对于多级侵彻战斗部的工程设计与侵彻参数的计算具有一定的参考价值。     

包覆式复合侵彻体的数值模拟研究

为增强聚能装药对目标的后效毁伤效应,设计了一种包覆式复合侵彻体装药结构,在爆轰波的驱动下,紫铜药型罩后翻包覆活性材料,穿透目标后,活性材料释能对目标内部实施纵火后效毁伤。运用LS-DYNA有限元软件对包覆式复合侵彻体的成型及侵彻靶板过程进行模拟,分析了活性罩直径、外曲率半径和罩顶厚度比对包覆式复合侵彻体成型的影响。结果表明：将活性材料嵌入紫铜药型罩内侧,在炸药驱动下可以实现对活性材料的包覆;当活性罩直径取值为0.86D(D为装药直径)时,外曲率半径取值为1.15D,壁厚比取值为2/3时,复合侵彻体包覆效果较好;包覆式复合侵彻体能穿透30 mm厚45#钢靶,并能对后效靶造成毁伤。     

多功能战斗部药型罩结构参量研究

为研究药型罩结构对多功能弹威力性能的影响规律,在考虑高锥型药型罩的锥角2α、壁厚δ和内圆弧半径γ三个结构参量之间的交互作用以及战斗部破甲深度和破片速度2个威力指标的基础上,采用正交实验方法,依据正交表分别建立多功能战斗部侵彻45#钢靶的有限元模型,运用LS-DYNA软件数值模拟并采用加权评分法研究各结构参量对战斗部威力性能的综合影响。结果表明：30 mm多功能战斗部药型罩的最佳结构为“2α=85°、δ=0.6 mm、γ=2 mm”,此时战斗部破甲深度达84 mm,破片平均速度为601 m/s。研究结果可为增强微型多功能弹药威力以及正交实验方法在弹药结构研究中的应用提供借鉴和参考。     

结构参数对聚能射流侵彻性能的影响

聚能射流的侵彻能力主要由药型罩锥角角度(α)、药型罩厚度(β)、装药长径比(γ)以及装药外壳厚度(d)4个因素共同决定,为提高射流侵彻效能,对装药结构进行设计时,需要综合考虑各因素对侵彻效能的影响程度。对不同装药结构形成射流的过程进行数值模拟,取1.5倍炸高位置处的射流头部剩余速度以及射流有效长度作为评判射流侵彻能力的依据,对上述4个因素进行正交试验设计,研究各因素影响程度大小。开展射流侵彻靶板的试验,验证仿真方法的正确性。各因素对射流头部速度影响的主次顺序为：β>α>d>γ;对射流有效长度影响的主次顺序为：α>β>d>γ。研究结果可为聚能装药结构设计提供参考,可按各参数影响程度大小对装药结构进行设计。     

超聚能战斗部结构优化数值模拟

针对现有的截顶型超聚能射流构型。采用正交设计优化方法,将现有的圆板型辅助药型罩的4个尺寸设为参量,并选取5个水平因子,根据正交实验设计表分别进行数值仿真实验,确定了优化后的结构参数。对优化前后的超聚能射流形成过程中的爆轰波传播变化情况进行分析,发现优化后的轴线处的药型罩压合压力大于现有截顶型超聚能结构;对25组实验数据进行因子方差齐性分析,得出各因子对超聚能射流的影响规律,并进行线性回归方程的拟合运算,得到超聚能射流成型的预测公式。最后将优化后的射流形成过程的数值模拟实验进行数据提取,经比对分析,所得到的线性回归方程与数值模拟结果基本一致,该研究对于超聚能装药结构设计具有一定的参考价值。     

杆式射流侵彻45钢靶数值分析及试验研究

杆式射流的毁伤效能与侵彻穿深和侵彻孔径紧密相关。为解决大穿深小孔径而导致后效毁伤下降的问题,采用LS-DYNA对战斗部威力进行数值仿真,以药型罩壁厚和罩高为主要变量对聚能装药战斗部结构进行一次优化,综合考虑典型装甲目标防护能力,选出一个最优的穿深和孔径匹配方案,并以此方案为基准方案进行二次优化,得到一种等壁厚球缺紫铜药型罩优化方案,并进行静爆试验对最终优化方案的仿真精度进行验证。实验结果表明,最终优化方案的杆式射流侵彻体对45钢的侵彻深度为121 mm,入孔直径为26.3 mm,出孔直径为21.8 mm,后效靶毁伤严重,杆式射流侵彻体和靶体二次破片能够引燃柴油油盒、木箱和棉被等易燃物,数值仿真结果与试验数据误差较小。该研究方法和结论可为聚能杆式射流战斗部的结构设计及优化提供参考。     

药型罩材料与结构的研究进展

在反装甲武器的研究发展过程中,聚能破甲效应发挥了巨大作用,同时,随着聚能效应的研究发展,使其在军民领域都具有一定的应用前景.以此为背景,对聚能效应研究的核心部件之一——药型罩的研究概况展开分析.文献资料显示,有关药型罩的研究主要集中在材料与结构两个方面:结构上,如药型罩的形状、组合药型罩的结构比例、各种新型的顶部结构、...     

一种由金属陶瓷单元构成的间隔装甲抗射流侵彻性能研究

为了获得由金属陶瓷复合单元构成的间隔装甲的抗侵彻性能,基于180 mm大口径聚能装药,开展了侵彻试验和仿真研究。通过分析靶板的破坏情况以及仿真中射流与靶板的相互作用过程,揭示了复合装甲对射流的干扰机制。采用剩余穿深等效准则,获得了不同着角下复合装甲的等效靶厚度。研究结果表明：斜侵彻条件下,金属陶瓷复合单元能够通过向射流头部施加不对称作用力,以及利用孔壁形成切割作用2种方式削弱射流的侵彻能力。同时,防护系数计算结果显示,在45°着角条件下,由金属陶瓷复合单元构成的间隔装甲具有良好的抗弹性能,可达到试验用聚能装药极限侵彻能力的1/4。     

双模战斗部结构优化数值模拟研究

针对某截锥型药型罩成型装药结构进行了聚能射流(JET)和杆式侵彻体(JPC)两种不同毁伤元的转换规律的研究,运用ANSYS/AUTODYN 2D软件进行数值仿真计算,提出了基于毁伤元形态特征参数的单因素分析方法确定形成JET和JPC两种不同毁伤元的最佳起爆方式和药型罩优化结构参数,并用正交优化方法优化了长径比为1.05...     

后效毁伤增强聚能战斗部设计与试验

为增强聚能战斗部的后效毁伤能力,设计一种金属药型罩与PTFE/Al反应材料相结合的后效毁伤聚能战斗部,并通过数值仿真进行改进与分析;开展后效毁伤战斗部静爆试验,并结合数值仿真对含能毁伤元的成型、侵彻和后效作用过程进行研究。研究结果表明：通过加装挡环可以有效调整PTFE/Al在成型过程中的位置,使其位于惰性弹丸之后;相较于单一惰性药型罩聚能装药,在原有破甲能力基础上,破甲后的空气冲击波强度明显增强,后效毁伤能力提升显著;反应材料在靶板内的反应扩孔作用是削弱后效冲击波强度的主要原因,适当提高反应材料的反应阈值可增强后效冲击波强度;综合分析影响毁伤性能的因素,认为半Cu罩结构的毁伤效果更好。研究成果可为增强聚能战斗部后效毁伤能力的设计提供重要参考与数据支撑。     

聚能射流侵彻靶板开坑阶段仿真研究

为研究射流侵彻靶板开坑阶段的参数变化规律,利用AUTODYN软件对聚能射流侵彻不同材料靶板的开坑过程进行仿真.仿真结果表明:铜质靶板和钢质靶板开坑阶段的侵彻深度均约4.67倍射流头部直径,陶瓷靶板开坑阶段的侵彻深度约为4倍射流头部直径.该结果与试验总结的数倍射流直径基本相符,证明了所建模型的可行性.另外,开坑阶段的侵彻深度和压力主要与靶板密度有关,而准定常侵彻阶段的压力则主要与靶板的强度有关.     

钢管约束混凝土抗多发打击试验

为研究钢管约束混凝土抗多发打击性能,进行了12.7 mm穿甲弹多发打击钢管约束混凝土厚靶试验,得到靶的损伤模式和侵彻深度,并建立重复打击侵彻深度预测公式。结果表明:厚度为300 mm的小直径钢管约束混凝土靶能够有效防御3发12.7 mm穿甲弹的重复打击,第二、第三发较前一发侵彻深度的增幅分别小于20%和10%;重复打击侵彻深度预测公式与试验吻合较好。研究结果可为钢管约束混凝土防枪弹结构和遮弹层结构的研究提供参考。     

MEFP战斗部结构的正交优化设计

以多爆炸成型弹丸(MEFP)为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA,分析了药型罩间距、锥角、壁厚、装药高度和装药直径5种因素对MEFP发散角的影响规律。结果表明:随着药型罩间距、壁厚和装药直径的增加以及药型罩锥角、装药高度的减小,MEFP的发散角在减小。在此基础上以MEFP发散角为命中和毁伤概率指标,应用正交优化方法针对5种结构因素对MEFP发散角的影响主次关系进行了分析研究。结果表明药型罩壁厚是MEFP战斗部命中和毁伤概率的主要影响因素,并得到了5种结构因素各水平的最优组合。     

强爆轰驱动超高速碎片发射装置设计因素分析

为了得到发射装置设计因素和超高速碎片性能间的关系,考虑了药型罩的材料、炸药种类、装药长径比、药型罩的锥角、药型罩的厚度、药型罩顶部靠近装药侧的曲率半径等设计因素,采用AUTODYNTM,结合正交试验,对超高速碎片的发射过程进行数值模拟。结果表明,3种发射装置结构分别可以提供质量为1. 533 g的紫铜碎片、速度为11. 649 km/s的铝碎片、动能为85. 6 k J的铝碎片; 2种发射装置结构均可以提供质量大于1 g、速度高于11 km/s的密实结构圆柱状碎片。验证了仿真方法的可信性,对影响碎片性能的设计因素进行了分析、排序,并得到了这些设计因素与碎片质量、速度、动能的关系。     

阻尼材料/纤维层合板复合靶板抗冲击性能研究

提出了一种由阻尼材料、碳纤维层合板、UHMWPE纤维层合板构成的复合防弹结构.应用LS-DYNA软件进行有限元分析,研究该结构抗7.62 mm子弹侵彻性能;通过改变结构几何参数,研究其对冲击结果的影响规律,进一步探究阻尼层的最佳涂刷位置和最优厚度.结果表明:涂刷面层阻尼对靶板抗侵彻性能提升最为显著,涂刷芯层阻尼会降低靶...     

陶瓷/薄钢板复合结构靶板抗高速侵彻性能研究

为探讨陶瓷/薄钢板复合结构靶板(ceramic/thin steel targets,CS靶板)的抗高速侵彻机理,通过弹道试验,分析了3 mm厚SiC陶瓷层和0.6 mm厚钢板层的CS靶板的破坏模式和抗侵彻性能,并与面密度基本相同的纯钢板进行了比较。在此基础上,基于能量守恒原理,建立了CS靶板抗高速侵彻的理论预测模型,并与试验结果进行了对比。结果表明,CS靶板中前陶瓷层的存在,使得后钢板层的破坏模式由剪切冲塞转变为花瓣开裂,大大提升了后钢板层的抗侵彻吸能效率,从而使得CS靶板的整体抗侵彻性能高于等面密度的纯钢板,CS靶板的整体抗侵彻效率较等面密度纯钢板提升15%以上;弹体穿透CS靶板后的剩余速度理论预测值与试验结果吻合较好,相对误差均在5%以内,验证了理论模型的合理性和有效性。