钨杆超高速侵彻混凝土靶侵彻深度研究

为探究钨杆超高速侵彻混凝土靶的侵彻深度随弹体初速的变化规律,利用125 mm火炮开展钨合金杆弹侵彻混凝土试验,验证了数值模拟的合理性。利用LS-DYNA有限元软件,对超高速侵彻过程进行数值模拟,结合数值模拟结果进一步分析超高速侵彻过程。研究结果表明：(1) 0.2～1.6 km/s速度范围内,弹体质量侵蚀率与弹体初始动能呈线性关系;(2)侵彻深度随弹体初速增加呈现先增加后减小现象,在初速1.2 km/s附近存在侵深最大值约80倍弹径,超高速条件下侵彻深度对于中低速侵彻并无优势;(3)随着侵彻速度的增加,流体侵彻阶段的侵深变化不大,而刚体侵彻阶段大幅度降低,使总侵深大幅降低,导致总体侵深曲线呈现先增大后减小的趋势。     

抗侵彻模型试验的模拟条件

本文针对某新型遮弹防护层在理论分析和试验研究上的实际困难,根据相似理论,论证产出了模型模拟试验的必要条件,使原型与模型的相应待测量之间具有简单的线性比例关系,从而为正确进行模型试验研究奠定了基础。     

钢球侵彻不同靶标的相似性分析

为研究相同弹丸侵彻不同靶标所造成损伤之间的相似性,以钢球侵彻明胶造成的瞬时空腔的最大直径为研究对象,基于相似理论推导出瞬时空腔最大直径的相似准则方程,利用钢球侵彻明胶的实验数据求解出准则方程的系数和指数,最后通过钢球侵彻猪后腿实验验证了所得到的准则方程可用于不同靶标之间的相似性分析,并具有准确性和合理性。     

旋转弹侵彻钢板的数值模拟

利用LS-DYNA3D软件建立了弹靶几何模型,应用有限元程序对旋转弹侵彻钢板过程进行仿真计算,并通过与实验比较,验证了有限元方法的正确性。分析了转速对垂直侵彻和斜侵彻两种状况下性能的影响,通过比较不同转速情况下得到的速度、加速度等响应以及侵彻过程中弹体的质量损失情况,得出旋转对弹体垂直侵彻和斜侵彻具有一定的影响,为弹体结构的设计、改进和优化提供重要参考依据。     

破甲弹侵彻装甲板的数值仿真

装甲装备受到弹丸攻击后,要判断内部部件的毁伤情况,采用实弹试验的方法费用高,周期长,安全性差;而采用建模仿真的方法费用低,效率高,安全性好,并且可以为预测装备内部的毁伤部件奠定基础。采用有限元法对破甲弹侵彻均质装甲板进行了数值仿真,对侵彻过程的3个阶段进行了分析,得出了破甲弹射流的动能、平均速度和冲量随时间变化的规律,为侵彻后装甲板内部部件毁伤情况的判断提供了基础数据。     

纤维增强混凝土抗侵彻性能分析

本文根据冲击强度等试验结果对多种纤维增强混凝土的抗侵彻性能进行了分析,并提出了今后发展抗侵彻纤维增强混凝土的一些应注意的问题。     

钢管约束混凝土抗侵彻性能试验

进行了12.7mm穿甲枪弹侵彻钢管约束混凝土和PVC管约束混凝土厚靶试验,建立了硬芯枪弹侵彻深度公式,研究了钢管约束混凝土的抗侵彻性能。结果表明:钢管约束混凝土靶的破坏模式与无约束混凝土靶存在显著不同,其核心混凝土侧面出现了环向裂纹;相对于无约束混凝土靶,钢管约束混凝土靶的抗侵彻能力明显提高,并具有较强的抗多发打击能力。     

防暴动能弹侵彻靶板仿真

文章论述了利用显式动力有限元程序LS-DYNA模拟防暴动能弹对靶体的侵彻过程,得到的仿真结果与应用侵彻经验公式(W.S.Chang公式)计算结果符合得较好,表明这种方法具有计算动能弹侵彻问题的能力,对防暴动能弹研究具有一定参考意义.     

战斗部高速侵彻过载随外形变化规律

针对超声速导弹战斗部侵彻问题,基于侵彻受力的基本原理,选定尖头类战斗部中的锥头形和钝头类战斗部中的球头形、截锥头形、截球头形和截枣核形战斗部作为研究对象,选定高速侵彻速度范围中1 900 m/s侵彻速度,利用仿真软件ANSYS/LS-DYNA分别建立有限元模型并仿真得到球头形向锥头形演变、截球头形向截锥头形演变和截枣核形最大横截面半径位置变化3种外形演变的战斗部侵彻过载的变化规律。     

破片模拟弹侵彻钢板的有限元分析

根据破片模拟弹侵彻钢板的实验研究,采用MSC.Dytran对破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性、钢板的破坏模式以及弹体的侵彻速度、靶板的侵彻阻力进行了有限元分析,并将分析结果与实验结果进行了比较.分析结果表明,破片模拟弹冲击钢装甲的侵彻过程可大致分为初始接触、弹体侵入、剪切冲塞和穿甲破坏4个阶段.有限元分析的破片模拟弹侵彻特性及靶板破坏模式与实验观测结果有较好的一致性,在靶板破口的正面,与弹体平面凸缘两端接触的部分,变形以剪切为主,而与切削面接触的部分,以挤压变形为主;靶板破口背面为剪切冲塞破坏;有限元模拟的弹体剩余速度与实验结果吻合较好,弹体侵彻过程中弹靶作用界面的速度和侵彻速度近似呈线性变化.有限元分析结果还表明,采用适当的模型,有限元法能较好地模拟破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性以及钢板的破坏模式.     

双箭头负泊松比结构抗侵彻性能

采用数值模拟方法研究了双箭头负泊松比多胞结构抗子弹侵彻性能,对比分析了顶边撞击、铰点撞击、侧边撞击三种弹靶作用条件下子弹的侵彻行为与双箭头负泊松比结构的破坏形式。研究结果表明:当子弹以较高速度撞击双箭头负泊松比结构时,该结构的负泊松比效应不显著;顶边撞击与铰点撞击时,子弹直接贯穿结构,胞元破坏较小,此时双箭头负泊松比多胞结构抗侵彻性能较差;侧边撞击时,子弹未贯穿多胞结构,胞元破坏较大,双箭头负泊松比结构依靠其双三角结构使子弹发生偏转,显著增大了其侵彻阻力。分析了顶边撞击时子弹的入射角度变化对于双箭头负泊松比结构抗侵彻性能的影响,发现存在30°入射角和60°入射角。当子弹处于这两种入射角附近时,双箭头负泊松比多胞结构具有一定的抗侵彻能力。     

SPH算法在高速侵彻问题中的应用

采用光滑粒子流体动力学方法,数值模拟了弹丸高速侵彻靶板的过程。用黎曼问题中速度和压力的解代替基本粒子与近邻粒子速度和压力的平均值来描述粒子之间的相互作用,无需引入传统的人为粘性方法来处理冲击波过渡层。初步分析表明该数值模拟结果是合理的,因而所用数值方法对于冲击动力学问题的模拟是可行的。