钨铜双金属板热爆炸焊接数值模拟

作为生产钨/铜金属板的主要方法之一,热爆炸焊接具有传统方法所不具备的优势,但在实际生产过程中热爆炸焊接自身存在瞬时性、危险性等缺陷。为研究钨铜双金属板热爆炸焊接机理,以钨/铜金属板为研究对象,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对其爆炸焊接过程进行了数值模拟。计算并建立了爆炸焊接窗口,对模拟过程中的复板竖向位移、碰撞压力和碰撞速度进行了分析,模拟结果与实验及理论计算结果吻合较好。采用SPH法建立钨/铜二维斜碰撞模型,得到了钨/铜爆炸焊接复合板结合界面的波形,模拟结果与实验所得金相界面较为一致。     

一种新型调平装置结构及抗冲击性能研究

针对小型军用装备经机动布设后处于斜坡上使姿态不正确的问题,设计了一种新型的调平装置,经过电机驱动旋转2次后,实现装置对载物面的调平。再以该调平装置为研究对象,用LS-DYNA对装置跌落撞击地面的过程进行了模拟分析,获得了10 m/s, 7 m/s, 4 m/s和0°,10°,20°,30°倾斜姿态对调平装置动态响应的影响规律。结果表明：冲击强度随着跌落速度增加而增大,随着跌落角度的增加而减小。根据分析结果提出优化方案,使调平装置的抗冲击性能得到提升。     

水射流冲击销毁简易爆炸装置仿真研究

利用LS-DYNA有限元软件对不同速度的水射流冲击销毁简易爆炸装置进行了仿真研究,通过压力、反应度等参数分析了炸药的安全性,讨论了简易爆炸装置在水射流作用下的起爆机理;通过冲击位置、孔径、失效单元数等参数分析了销毁过程的有效性。结果表明,炸药与壳体摩擦产生高压区域是导致简易爆炸装置发生爆炸的主要原因;安全销毁简易爆炸装置的水射流速度应小于800 m/s。     

Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接的数值模拟研究

利用SPH-FEM耦合算法及SPH算法对Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接实验分别进行了三维与二维数值模拟,旨在研究多层爆炸焊接过程中动态参数分布情况及结合质量。理论计算了三维模拟中复板的碰撞压力峰值并与模拟结果进行了对比,在此基础上利用振动波及爆轰波的传播规律解释了复板压力分布特性。通过二维模拟获得了基复板波状结合界面,与实验所得波形较为吻合,验证了多层爆炸焊接实验中基复板的结合质量。模拟结果显示了相较于单层爆炸焊接,多层爆炸焊接理论上能够节省近68%的炸药量,有效节约了生产成本。     

多孔翅片对封闭腔内自然对流传热影响的多参数优化

为研究多孔翅片参数对封闭腔内自然对流传热的影响规律,数值分析了腔内热壁面所布置多孔翅片长度l、安装位置s、安装角θ、达西数Da和有效导热系数Ke对腔内自然对流传热的影响。结果表明：当Ra=10⁵,使得腔内热壁面■最大的多孔翅片单参数组合为：l=0.35H、s=0.375H、θ=90°,相比无翅片工况提高了33.3%;当Ra=10⁵,应用响应面法分析多参数影响,获得腔内对流传热效果最优的多孔翅片参数组合为：l=0.44H、s=0.34H、θ=101.72°,相比无翅片工况,热壁面■提高了34.4%;当Ra=10⁵,同一达西数下,热壁面■随着多孔翅片有效导热系数的增大而增大。有效导热系数不变,达西数增大同样强化了腔内对流传热。多孔翅片有效导热系数和达西数对提高腔内对流传热具有协同作用。该研究结果能够为改善工业生产中电子元器件的自然对流冷却效果提供理论指导。     

远程尾控制导炮弹气动特性及仿真分析

针对高旋制导炮弹高转速导致控制难度大的问题,设计了一种利用船尾装置进行弹体减旋控制的制导炮弹外形,减旋船尾的轴承装置与前部舱段采用非硬连接方式,能够保证弹体出膛后达到船尾减旋效果。对弹体的气动外形进行物理建模,使用GAMBIT进行非结构化网格划分,通过FLUENT软件在Spalart-Allmaras模型的基础上对非硬连接减旋船尾的制导炮弹进行气动特性仿真。仿真结果表明：在500次迭代完成后,随着马赫数的升高,阻力系数的收敛值从0.174 0增加到0.466 5,升力系数的收敛值从0.066 99增加到0.408 8,力矩系数的收敛值从0.086 68增加到0.646 0;弹头和弹尾所受压力值随着马赫数的增加而增大,且弹头所受压力最大值为9.82e+0.5 Pa,弹尾所受压力最大值为1.71e+0.5 Pa。仿真结果表明具有减旋船尾的制导炮弹气动外形合理,所得气动参数可为减旋制导炮弹提供设计依据。     

装药速度对三波点高度的影响

为研究装药速度对三波点高度的影响,对不同速度下装药的近地动爆过程开展了数值模拟,获取了动爆冲击波场演化历程图像,定量研究了近地面动爆冲击波流场演化情况。仿真结果表明：装药速度对三波点的高度有较大影响,在速度正方向上,装药速度越大,同时刻三波点高度越高,且变化幅度随装药速度的增加而增大,马赫波形成位置到爆心投影点的距离较静爆时更远,在距爆心投影点相同水平距离处三波点高度越低,在速度负方向上则反之;在速度正方向距爆心投影点相同水平距离处,B炸药和C4炸药形成的马赫波高度相当,二者的三波点迹线更贴近于地面,TNT装药的三波点高度较高。     

矩形坑道内爆炸冲击波压力仿真计算及试验验证

针对坑道试验爆轰波传播进行研究,通过数值模拟手段获取不同爆心距处坑道侧壁超压时程曲线,并通过试验手段,验证了数值模拟模型正确性。对比数值模拟结果和试验数据,发现坑道试验将混合装药等效TNT质量后,数值模拟超压峰值与实测误差范围为8.49%～25.49%,在距爆心15 m外数值模拟误差较小;等截面坑道内,爆轰波在近爆心处峰值超压相差较为明显,反映近爆心爆轰波较为紊乱。随着距爆心越远,等截面处峰值压力趋于一致,表明爆轰波呈稳定传播状态。研究结果表明,坑道内爆试验将混合装药等效为TNT当量,采用数值模拟研究坑道不同位置峰值超压方法可行性,为坑道试验超压测试传感器量程、规格选择提供理论指导,为坑道内侵爆类弹药爆炸毁伤效应评估等提供支撑。     

基于发射药序列装填的火炮内弹道性能优化

针对传统模块装药自由装填造成可燃药盒无效空间多、能量密度低的问题,提出将现有自由装填方式变为序列装填,采用2种不同粒径大小的发射药组合装填,通过优化序列装填布局方式提升装药量,从而达到提升火炮内弹道性能的设计方法。建立基于模块装药序列装填的数学模型,考虑可燃药盒尺寸约束,结合内弹道计算模型,通过改进的遗传算法求解最佳序列装填方式,实现内弹道性能的优化。以45倍口径155 mm火炮为算例,通过仿真分析验证了该方法的有效性。     

填充物对组合式MEFP战斗部的弹丸成型影响研究

为了保证轴向组合式MEFP战斗部子装药之间不发生殉爆,选用聚乙烯、尼龙、聚氨酯和铝四种隔爆材料作为MEFP战斗部内部填充介质。运用显式动力学分析软件LS-DYNA对EFP弹丸成型情况进行数值模拟研究,分析子装药之间填充不同材料介质时,所形成的中心与周边EFP的头部速度、长径比以及发散角的变化情况。研究表明：采用铝作为填充材料时,MEFP头部速度最高;采用聚氨酯作为填充材料时,MEFP长径比最大,周边EFP发散角最小。通过与前人试验对比,得到聚氨酯作为隔爆材料时,数值模拟结果与真实试验结果相比误差不大于10.3%。