方形混凝土短柱在双层箍筋约束下的有限元分析

为提高钢筋混凝土柱的抗震性能,本文研究了双层箍筋约束混凝土柱的结构。运用有限元软件ABAQUS6.10,创建混凝土部件和钢筋骨架,将钢筋骨架嵌入混凝土模型中,建立双层箍筋约束方形混凝土短柱有限元模型,最后对短柱划分网格及施加轴向荷载。在后处理时分析了混凝土与箍筋在短柱截面纵向应力的分布规律,结果表明:核心混凝土在双层箍筋约束下强度提高显著;内层箍筋的变形较外层箍筋变形小,但屈服强度略有提高。ABABQUS模拟的结果与试验结果吻合良好。     

放电等离子体用催化剂结构设计中的电场分析

计算了电场中单组分和双层组分球形催化剂上电场的分布,结果表明：对单组分催化剂,为提高催化剂中场强,应减小其介电常数;对双层组分催化剂,为提高外层中场强,应提高内层载体介电常数,同时减小外层介电常数。对上述两种情况,为兼顾球表面场强,介电常数存在合理值。     

环形光束中双层球的光俘获

基于光镊的几何光学模型建立了内层折射率小于外层折射率和周围介质折射率的双层球形微粒在环形光束中的光俘获力的模型.以空心球壳为例,对其在TEM01>模式的环形高斯光束中受到的光俘获力进行了数值模拟.通过数值模拟的结果,分析了俘获低折射率双层球的三维条件.发现低折射率双层球形微粒在光轴上的稳定俘获位置较之高折射率双层球形微粒的稳定俘获位置逆着光束传播方向移动.另外,在一定条件下在光轴以外的位置低折射率双层球形微粒也能被稳定俘获.     

高速破片撞击液箱结构毁伤效应数值模拟

采用AUTODYN-2D数值模拟方法,研究了不同撞击条件下液箱结构毁伤及流体动压响应行为,得到破片初速、长径比对液压冲量、空穴半径及箱体结构挠度变形的影响规律. 分析结果表明,破片通过撞击液箱产生高压波动和阻滞运动,将动能传递给液体,随后液体运动形成空穴,并持续对箱体结构施加应力,从而造成结构毁伤. 此外,破片初速和长径比对流体动压响应行为有显著影响,在一定条件下,破片初速越高,长径比越小,箱体结构毁伤越严重.     

防护材料对爆炸驱动反应破片的影响

 研究了反应破片战斗部在爆轰驱动下反应破片的加载过程。利用AUTODYN-3D有限元计算软件,针对含能破片战斗部作用的特点,建立了破片抛射速度和主装药、隔爆层、破片等参数的数学模型,模拟了主炸药的起爆、爆轰波的传播、防护材料的作用及对破片的初始驱动过程;通过研究不同防护材料对爆炸冲击波的衰减特性,在满足反应破片抛射初速的前提下保证破片不破坏且有足够的抛射速度;对爆炸驱动过程进行理论分析和数值模拟,验证所设计的防护材料对反应破片的防护性能;对理论计算和数值模拟结果进行比较,并分析各影响因素,结论可为含能破片战斗部结构设计提供依据。     

某新型破片材料在低附带毁伤弹药中的应用研究

根据低附带毁伤战斗部对破片材料的要求,在传统金属材料破片研究的基础上,探究某新型非金属Ce材料破片的近场杀伤效能及远场附带杀伤距离。在同种装药结构与配比度的情况下,研究了两种材料的破片比动能随飞行距离的变化规律。利用LS-DYNA软件进行模拟,对比两种破片的初速;并探究新型Ce材料的毁伤威力过程。研究表明,威力场内Ce球形破片杀伤动能比钨破片高,过渡场杀伤威力迅速衰减,过渡场外杀伤动能几乎为零。因此低附带毁伤弹药可选用Ce材料球形破片作为杀伤元。     

钨合金球形破片侵彻DFRP靶板的试验研究

为研究钨合金球形破片对DFRP靶板的侵彻规律,利用弹道枪动加载设备,研究了两种质量的钨合金球形破片对不同厚度DFRP靶板的侵彻. 根据弹道试验结果,获得了弹道极限速度和靶板面密度的关系,并利用量纲分析法得到了弹道极限速度的经验关系式,其预测值与试验结果吻合较好;分析了DFRP靶板在钨合金球体高速撞击下的主要破坏模式及细观吸能机制,并且获得靶板面密度和钨合金球形破片的初始撞击速度对弹道吸能的影响规律.      

椭圆截面杀伤战斗部破片初速沿周向分布规律

为研究异形结构杀伤战斗部破片速度及其分布规律,选择了椭圆截面柱状战斗部结构为研究对象,首先应用有限元数值方法,得到了不同短长轴之比、不同装药质量C与壳体质量M之比β的战斗部壳体加速规律,并且模拟得到了与各椭圆截面战斗部具有相等C/M的圆柱状战斗部的破片初速,近而得到了与圆形截面战斗部破片初速相等时的椭圆截面战斗部方位角δ,δ随短长轴之比和C/M变化;基于Gurney公式,通过对其β以及能量损耗进行修正,得到了椭圆截面战斗部壳体破片初速沿周向分布规律和破片初速计算公式.计算结果表明,破片初速在周向上沿短轴方向最大,沿长轴方向最小.     

多层预制破片战斗部数值仿真方法及起爆方式影响

为研究多层预制破片的飞散规律,对某结构多层预制破片战斗部的数值仿真方法和爆轰驱动特性进行分析.通过对比流固耦合模型、单层网格模型和小角度模型的适用性,采用侵蚀单面自动接触算法,建立合理的数值计算模型.利用LS-DYNA软件,对单点、对称两点和三点起爆方式下爆轰波传播特性、多层预制破片飞散形态、破片初速和飞散角进行计算和比较.计算结果表明,数值计算模型可以考虑多层破片之间的挤压、摩擦和翻滚效应;对称两点起爆和三点起爆可有效提高预制破片的最大初速和平均初速;起爆点数量增加,密集破片区域飞散角逐渐增大.     

起爆方式对双聚焦战斗部性能的影响

为了分析起爆点数量和位置对双聚焦式战斗部破片飞散特性的影响,对某型号的双聚焦式破片战斗部进行了数值仿真,仿真结果与试验值具有较好的一致性,对比分析了采用不同起爆方式时破片的飞散特性. 研究结果表明,轴向起爆时改变起爆点的位置和数量对破片初速影响小,对聚焦效果影响大;采用偏心起爆时,破片初速与起爆半径成正比关系,起爆点的周向夹角对破片飞散特性影响小,偏心轴向上起爆点数量和位置影响较大. 适当改变起爆点位置和数量能优化破片飞散,增强聚焦带对目标的毁伤作用.      

外层壳及其阻尼对水中双层球壳声散射的影响

研究了浸没于水中的双层球壳振动问题,利用已得到的散射率函数,计算并分析了外层壳的厚度、材料常数、粘性阻尼等对双层球壳散射特征的影响,计算结果显示：当外层材料系数比内层小许多时,外层壳对散射率一频率曲线上的单极峰和第二个双极峰影响不大,但对第一个双极峰影响较大,且第一个双极峰对材料的阻尼系数非常敏感,分析了产生这些现象的具体原因。     

破片对聚能装药战斗部冲击引爆数值模拟分析

针对二次破片引爆车内弹药毁伤效能难评估问题,分析了基于热点学说的冲击引爆临界速度准则. 利用数值模拟方法,以反应度为引爆判断参数,进行了冲击引爆过程中炸药内部压力与状态分析,验证了热点引爆学说;得到了聚能装药撞击位置、破片尺寸、破片材料等参数对冲击引爆影响规律,直径相同时,柱形破片的临界起爆速度比球形破片低;聚能装药残余弹体或二次破片完全有可能引爆车体内弹药,从而导致严重的二次效应,钢质破片有效尺寸约14 cm、速度约1800 m/s,或者钨质破片有效尺寸约14 cm、速度约1500 m/s就能发生冲击引爆.      

爆炸碎片抛射速度及飞行轨迹分析方法

通过对爆炸碎片生成特点及飞行规律的分析,建立了爆炸碎片速度及飞行轨迹分析方法。根据爆生产物膨胀做功原理及多方过程状态方程,推导了爆炸碎片抛射初速度计算公式;在爆炸碎片进行抛射飞行阶段后,根据碎片在重力及空气阻力作用下加速度变化规律,通过对飞行过程中加速度方程的推导及边界条件的确定,确定了爆炸碎片飞行轨迹及飞行速度的分析过程。该方法能够分析得到爆炸碎片影响范围、破坏性等相关信息,进而可以为定量分析爆炸碎片诱发多米诺效应奠定基础。     

破片侵彻含内衬碳纤维复合材料圆筒损伤机理

为研究含内衬碳纤维复合材料圆筒在破片侵彻下的损伤机理,基于LS-DYNA有限元仿真软件,采用Chang-Chang损伤准则和Cohesive界面单元,建立了考虑分层损伤的含内衬碳纤维复合材料圆筒在破片侵彻下的数值仿真模型。通过仿真计算破片对碳纤维复合材料圆筒的动态侵彻过程,得到了碳纤维层和金属内衬层的应力云图和损伤结果,研究了含内衬复合材料圆筒在破片侵彻作用下的损伤机理、吸能特性和破片初始速度对复合材料圆筒损伤模式的影响。研究结果表明：含内衬复合材料圆筒的损伤状态包括纤维断裂、层间分层、内衬凹陷、内衬破孔和复合材料层与内衬层分离。当破片速度为300 mm/s时,复合材料层的层间分层损伤程度处于较低状态,内衬层凹陷程度最大并形成破孔,复合材料层和内衬层的分离程度最大,内衬层的吸能比达到最大;当破片速度小于300 mm/s时,破片未完全穿透圆筒,复合材料层和内衬层的损伤程度较低,复合材料吸能比大于内衬层吸能比;当破片速度大于300 mm/s时,复合材料层的损伤模式为剪切冲塞,层间分层面积逐渐增大,内衬层凹陷程度逐渐降低,分离程度逐渐降低,内衬层吸能比降低并稳定在0.53左右。     

活性破片终点毁伤威力试验研究

针对活性破片终点毁伤威力问题,采用试验研究的方法,分析了活性破片的击穿能力、引燃能力和引爆能力. 结果表明,2.5 g活性破片在870 m/s以上碰撞速度条件下,能可靠击穿8 mm厚LY12硬铝,侵孔直径约为自身直径的1.6~2.0倍;10 g活性破片以大于800 m/s左右速度击穿10 mm厚LY12硬铝板后,可靠引燃航空煤油;10 g活性破片以大于960 m/s左右速度击穿6 mm厚A3钢板后,可靠引爆战斗部装药. 结合活性破片击穿能力可知,活性破片贯穿一定厚度靶板并达到其起爆阈值,就能引燃燃油或引爆装药.      

聚氯乙烯树脂层对球罐爆炸碎片连锁破坏概率的影响

依据塑性理论分析聚氯乙烯树脂保护层存在条件下的碎片抛射与破坏目标的过程,提出碎片穿透保护层的厚度与动能消耗的计算模型,并根据碎片抛射方程确定碎片碰撞及引发目标连锁破坏的概率。以球罐为例,应用Monte-Carlo法模拟了保护层对爆炸碎片连锁破坏效应的影响规律。结果表明:保护层可占有较大的破坏概率,显著减少目标破坏的可能性,目标连锁破坏概率由于目标穿透破坏概率的下降而平均降低了约4个数量级。偏差分析显示,保护层对连锁破坏概率的降低程度超过了99%。碎片连锁破坏概率随保护层厚度的变化呈现指数递减关系。研究结果可为球罐防护措施的合理选材与设计提供理论依据,为降低多米诺效应出现的频率,应最大限度地避免罐体本身与碎片的接触。     

破片侵彻混凝土毁伤效应研究

采用Autodyn动力学软件对大尺寸破片侵彻混凝土毁伤效应影响因素进行数值模拟研究，获得了侵彻速度、侵彻姿态、破片形状、破片材料等因素对混凝土毁伤效应影响特性. 研究结果表明，破片侵彻速度增大，侵深和侵孔直径逐渐增大，且直径趋于一定值；斜侵彻时，压缩–剪切耦合作用和边界效应可造成侵孔增大；当破片侵彻动能、形状相同时，钨破片综合毁伤效果优于4340钢、45#钢；圆柱体破片破孔能力最强，正方形破片侵深能力最强.      

破片入射姿态对机体毁伤效果影响研究

破片的运动姿态会对飞机蒙皮的穿透效果及其穿透后的剩余速度产生不同影响。为分析其影响,首先进行靶板极限速度的穿透试验,由极限速度可划分速度计算区间作为典型状态条件。再利用LS-DYNA软件数值模拟破片在不同入射条件下,侵彻靶板时所造成的毁伤情况。数值模拟采用与试验相同的YL12铝合金作为靶板材质,破片近似为刚体,选取不同速度、不同入射角、不同角速度作为典型状态。统计仿真结果并进行分析,得出增加破片毁伤效果及提高其剩余速度的条件,其数据参数和结论可以为今后实验研究提供参考。