半穿甲导弹性能的攻角效应数值分析

利用LS—DYNA软件分析弹体攻角和目标运动对穿甲过程中装药安定性、弹体剩余速度及弹头姿态的影响。在穿甲过程中,弹体速度为300m／s,攻角分别为0°,10°和20°,弹体和目标板选择了考虑应变、应变率和温度效应的Johnson—cook材料模型。结果表明：随攻角的增大,装药局部受力显著增大,弹体剩余速度下降,弹头发生偏转;目标运动使穿甲能力减弱,但目标运动会使装药受到的外力在一定程度上减少。     

命中角对防护结构口部爆炸毁伤影响的数值分析

为研究装药命中角对防护结构口部爆炸毁伤的影响规律,对直墙拱结构进行了一系列爆炸模拟分析,得到了直墙拱结构拱顶、拱脚和直墙底3个位置的爆炸应力和位移时程曲线。通过分析这3个位置的应力峰值和位移峰值,发现随着装药命中角的增大,拱顶处竖直方向荷载减小,而拱脚处水平方向荷载增大;随着装药命中角的增大,拱顶处竖直方向位移变形减小,而拱脚处水平方向位移变形增大。模拟分析得到的命中角对防护结构口部爆炸毁伤的影响规律,可供防护工程设计时参考。     

基于ANSYS Workbench的变膛压作用下弹丸发射强度分析

针对弹丸发射强度的分析方法的多样性,提出一种在变膛压作用下同时考虑阻力作用的弹丸强度分析方法.以某底凹弹的发射强度分析为例,应用Matlab和ANSYS Workbench实现了对该弹丸在变膛压作用下的发射强度仿真.通过提取仿真结果发现,在变膛压作用下,弹丸最大等效应力和等效弹性应变与膛压变化并不成正比,二者在发射过程...     

基于多介质ALE方法的大型弹体入水载荷特性研究

针对目前对大型弹体高速(200～300 m/s)入水现象研究的不足,首先建立了基于多介质任意拉格朗日-欧拉(Multi-material ALE)方法的大型弹体高速入水有限元模型,并用入水空泡轮廓经验公式对该模型的准确性进行了验证;然后,分析了头型变化对弹体总体入水载荷的影响,以及入水角变化对弹体总体入水载荷及弹道稳定性的影响。结果表明:弹体入水载荷峰值随着头部等效底升角的增大而减小,随着入水角的增大而增大;在一定范围内,入水角越大,弹道稳定性越好。     

基于ABAQUS的曳光管套结构设计与强度分析

曳光弹丸发射过程中,在高过载和高膛压作用下曳光管壳可能发生大的塑性变形甚至断裂,影响曳光药剂正常燃烧,因此设计了用来固定和保护曳光管的管套。压螺与弹体螺纹连接和曳光管壳在高过载作用下的强度校核结果满足要求的前提下,利用ABAQUS软件仿真分析曳光管壳和管套在360 MPa膛压作用下的应力应变,结果显示：曳光管与方案1管套配合时的最大应力为1 026 MPa,最大应变为0.8;与方案2管套配合时的最大应力为844.7 MPa,最大应变为0.05。经分析可知,采用方案1管套时,曳光管壳的局部变形量可使曳光药剂断层、松散;而采用方案2管套时,曳光药剂强度不会发生破坏性变化。通过曳光性能射击试验验证了ABAQUS软件仿真分析结果。     

电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究,在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上,采用时频分析和涡流分析方法,建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动,采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动,从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例,仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响,并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明,受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响,弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差,其中炮口扰动引起的偏差最大,其次是弹托分离。     

TNT爆炸温度场热作用规律实验研究

为研究TNT装药空中爆炸温度场的热效应,开展了1、5和10 kg三种质量的TNT药柱在空气中的爆炸实验。采用WRe5/26热电偶获取了不同爆心距处的温度—时间曲线,分析了TNT装药温度峰值随距离和装药质量变化的规律。实验结果表明：TNT在自由场中爆炸时,热电偶响应温度—时间曲线呈单峰状。随着爆心距的增加,升温速率和降温速率逐渐下降,曲线的下降部分因未反应产物的二次燃烧会产生波动,延长温度持续时间;爆心距变化会对温度持续时间造成较大影响,但是质量的改变对温度持续时间影响较小,在自由场爆心近距离内时间变化率最大不超过10%;温度峰值与装药质量成正比,与爆心距成反比,在相同传播距离下,峰值下降的幅度随装药质量增大而减小。     

舰载导弹线圈发射器模型工作过程仿真

为了克服传统舰载导弹垂直发射器的弊端,提出了一种新型舰载导弹发射器模型,阐述了该模型的基本组成和工作原理,建立了发射器工作过程的数学模型,以三级发射器为例对其工作过程进行了动态仿真,得到了发射器工作过程中放电回路中的电流、发射组件所受电磁力、速度及位移等参数随时间的变化规律.对比分析了通过改变系统储能和发射线圈级数对系统工作特性的影响.结果表明:弹射线圈较驱动线圈具有更好的加速能力;发射组件的速度对其所受的电磁力有较大影响,随着速度的增加,发射组件所受电磁力减小;适当改变系统储能和发射线圈的级数可以实现导弹的垂直发射.     

半穿甲战斗部侵彻运动加筋板数值模拟

为了研究加筋靶板的运动对半穿甲战斗部侵彻性能的影响,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对截卵形半穿甲战斗部侵彻运动加筋靶板全过程进行了数值模拟,分析了在不同弹着点处加筋靶板的运动对弹体偏转、弹体剩余动能以及弹体过载的影响。研究结果表明:弹体侵彻运动加筋靶板时发生明显偏转,侵彻性能降低,加速度变化曲线出现新的峰值且该峰值随着靶板速度增大而增大。同时,不同弹着点处弹体偏转角的变化过程,加速度变化规律与峰值大小以及靶板抗弹性能都有显著区别。     

高速冲击下金属橡胶动态力学特性研究

为探讨金属橡胶在高速冲击环境下的动态力学性能,制备了圆柱实心金属橡胶试件,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了金属橡胶的动态压缩试验。分析了金属橡胶动态应力-应变规律,探讨应变速率和弹簧卷外径对金属橡胶的动态弹性模量、动态峰值应力、能量吸收和理想能量吸收效率的影响规律。结果表明,动态应力-应变曲线分为弹性形变阶段、局部塑性变形阶段和破坏阶段,动态弹性模量和动态峰值应力均表现出典型的应变速率效应,且均随弹簧卷外径的增大而减小。此外,随着应变增大,能量吸收性能随应变速率增大而逐渐变好,随弹簧卷外径的减小而逐渐变好。理想吸能效率受应变速率影响很小,但随应变增大而逐渐增高并趋于饱和,其饱和值均大于0.75,弹簧卷外径为3 mm时,金属橡胶的理想吸能效率最优,其饱和值达到0.88,表明金属橡胶材料在高速冲击下有良好的吸能抗冲击作用。     

发射装药非稳态温度场仿真

弹药在长期贮存过程中,极易受环境温度和湿度的作用,使发射装药出现热分解、裂解、结霜等,严重影响弹药装药的贮存可靠性;在射击试验中,发射药温度也会对弹道性能产生极大的影响。由于不允许对弹药进行破坏性开孔,因此借助Ansys的热分析模块,对发射装药非稳态温度场进行仿真研究,获取发射装药在不同环境条件下的温度场及不同节点的温度变化规律,为弹药的贮存、试验提供一定的参考价值。     

电磁发射弹丸内膛磁场分布特性的影响因素分析

针对电磁轨道发射装置内膛的强磁场环境进行了分析,并通过建立有限元仿真模型,对影响弹丸中轴线的磁场分布特性的影响因素进行了仿真分析。结果表明:弹体的弹壳厚度越大,弹体上产生的涡流越强,导致中轴线上磁感应强度越小;在输入电流的平流段,随着时间的推移,电流逐渐趋于均匀分布,趋肤深度越大,磁感应强度越大;上升段输入电流频率ω越大,磁感应强度越大;内膛磁感应强度随弹丸长度方向迅速衰减,600mm处的磁场基本降为0。     

成层地基中压入法沉桩引起的桩周土体变形分析

通过在桩-土界面设置接触面,选用合理的单元类型,建立了较为符合压入桩压桩实际的三维有限元模型。利用得到的有限元模型,采用单元生死技术对压入桩压桩过程进行了数值模拟,讨论了成层地基压桩过程中桩周土体的竖向应力及应变随压桩深度的动态变化。选用桩型为钢管桩,分析结果表明:随着压桩深度的增加,桩内桩周土体的竖向应力(或应变)一直表现为压应力(或压应变),且逐渐增大;桩外桩周土体的竖向应力(或应变)逐渐由压应力(或压应变)变为拉应力(或拉应变)。随着压桩深度的增加,桩内桩周土体前3层竖向应力(或应变)的变化幅度基本一致,第4层的变化幅度增大;桩外桩周土体每2层土之间的差异都较大。     

人民军工自制军事装备的传奇故事

胶片变火药 用废电影片制成炮弹发射药,是国内外罕见的事。这是新四军兵工厂的发明。当年我军用黑火药制成了迫击炮弹发射药包解决前线急需,但缺点很多。如发射距离较近,命中率不高,特别是炮膛内残渣较多,发射几天后,弹体就不能进膛,影响继续发射。当时前线炮手编制了一套顺口溜说：“八二炮真奇妙,打不响往外倒,倒不好,连人带炮全报销”。     

非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特性研究

为研究非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特征,利用有限元软件LS-DYNA开展了圆、椭圆和非对称椭圆截面弹体在800 m/s速度下侵彻钢板的数值模拟研究,分析了着角、攻角和弹靶结构参数对弹体所受动态载荷的影响规律。结果表明：正侵彻时,3种截面弹体受到的轴向冲击载荷基本相似,但非对称椭圆弹体还会在头部和尾部过靶时分别受到横向冲击载荷作用;仅存在着角时,3种弹体的侵彻过程均可分为弹头触靶、弹头穿靶和弹身过靶3个阶段,其中弹身过靶阶段会受到持续载荷作用,弹头和弹尾过靶时也会出现两次横向载荷峰值;正着角条件下,攻角越大轴向载荷越大。攻角为正时,横向载荷首先减小然后反向增大,且缩短了侵彻持续时间;负攻角则加强了着角对载荷的影响,并增加了侵彻时间;截面不对称度大于1时,正着角的影响得到强化。此外,弹体载荷随靶厚的增大而增大,而弹体不对称度和长径比对其动态载荷的影响相对较小。     

模拟罐声发射试验研究

为验证常压储罐声发射的基本规律,并获得罐底缺陷声发射信号数据,在模拟罐进行声发射试验。原始状态的模拟罐底部存在沉淀,通过原始状态与清洗罐底后声发射试验结果对比,得出罐底沉淀物会产生部分声发射信号并影响声发射检测,以及涂层对声发射检测影响较小的结论。凹坑和通孔是罐底常见腐蚀缺陷,通过设计和预制3种罐底缺陷状态,分别对各种缺陷状态的罐底进行声发射试验,分析缺陷的声发射信号特征,得到缺陷在升压和保压检测中的声发射信号数据,为声发射检测数据分析提供参考。     

自重湿陷性黄土的力学特性试验研究

对宁夏扶贫扬黄灌溉工程十一号泵站地基的原状自重湿陷性黄土进行了系统的非饱和土试验研究,包括土水特征曲线试验、直剪试验、各向同性三轴压缩试验和控制吸力的三轴湿陷试验.试验结果表明:吸力不超过200 kPa时,原状土的持水能力高于重塑土,当吸力超过200 kPa后,两种土的土水特征曲线相接近;原状黄土的内摩擦角随吸力基本不变,总粘聚力随吸力的增加而线性增加;不同吸力下的屈服净平均应力随着吸力的增大而增大,屈服后的压缩指数随吸力增大而减小;同一净围压和偏应力下,随吸力的增加湿陷变形增加;净围压对湿陷变形有一定影响.     

发射后截获制导律研究

研究了发射后截获制导律设计问题.为了保证导引头顺利截获目标,提出了一种包含离轴角增益控制比例导引项、变系数追踪项和导弹纵向加速度补偿项的组合制导律.比例项主要稳定视线角速度,保证弹目距离收敛;变系数追踪项控制导弹前置角,能有效克服前置角震荡,增大导引头视场角截获概率并保证导引头尽早截获目标;导弹纵向加速度补偿项消除弹体纵向加速度变化对制导的不利影响.仿真验证结果表明,提出的制导律在大离轴角发射条件下能够满足发射后截获要求,简单易行.     

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。     

多管火箭武器储运发射箱长期储存蠕变性能预测

为探究火箭武器储运发射箱长期储存的蠕变性能,制备复合材料层压板并开展单轴拉伸蠕变试验,获得了单向纤维复合材料主方向的蠕变本构模型参数。采用有限元方法并借助用户自定义材料子程序建立储运发射箱长期储存蠕变的数值分析模型,预测了堆码储存15年后底层发射箱的蠕变变形。以储存后的发射箱作为初始状态建立弹管耦合发射动力学仿真计算模型,进一步分析蠕变对火箭弹发射过程的影响。仿真结果表明:蠕变引起的定向器平行度和发射箱底面平面度的变化均小于技术指标规定值,定向器束的最大残余变形在三维空间内呈马鞍状分布,上、下两行中间位置定向器的变形最大,左、右两列中间位置定向器的变形最小。定向器蠕变变形使得弹管间隙减小,火箭弹在管内运动使弹管之间的动态接触碰撞力增大,离轨速度降低。