攻角对长杆弹高速斜侵彻性能的影响

为了提高穿甲弹的侵彻性能,研究了攻角对杆式弹侵彻性能的影响规律。利用非线性动力学有限元分析软件,对长径比为21的钨芯长杆弹高速斜侵彻匀质钢板进行了一系列数值模拟,得到了侵蚀杆式弹侵彻半无限靶板时弹靶系统的变化过程。理论计算及数值模拟均表明,带攻角侵彻时弹道轨迹向有利于穿透靶板的一侧偏转。通过对剩余动能、侵彻深度、剩余速度、穿透时间各因素的分析,得出了对长径比为21的钨合金杆式弹穿深有利的攻角范围为-0.2°δ0°,给弹丸设计及发射过程中的参数优化提供理论依据。     

两种长杆弹侵彻半无限厚装甲钢靶研究

采用海37 mm弹道炮发射次口径钨合金和钨纤维增强非晶复合长杆弹进行了高速侵彻装甲钢靶试验,并借助三维非线性动力有限元程序ANSYS LS-DYNA对1.0~2.6 km/s速度条件下两种长杆弹侵彻半无限厚装甲钢靶问题进行了数值模拟,分析了弹体材料和速度对其侵彻性能的影响,并对其毁伤机理进行了初步分析.实验与数值计算结果均表明钨纤维增强非晶复合长杆弹的侵彻性能优于钨合金长杆弹;实验侵彻过程中,钨纤维增强非晶复合长杆弹产生了自锐现象,而钨合金长杆弹则是形成了蘑菇头;数值模拟结果表明两种长杆弹的破坏模式随入射弹速的变化而变化.     

陶瓷靶抗侵彻特性的数值模拟研究

研究增韧对氧化铝陶瓷抗侵彻性能的影响.采用AUTODYN软件和JH-2模型参数对10%ZrO2增韧Al2O3陶瓷(简称ZTA陶瓷)和AD95陶瓷复合靶抗长杆弹侵彻性能,进行了系列数值研究,并与45号钢的抗侵彻性能进行了对比.研究结果表明,长径比一定的长杆弹对复合靶的侵彻存在一个最佳的冲击速度;在高速冲击下,两种陶瓷复合靶的防护系数均大于1,陶瓷材料能够有效提高装甲的抗长杆弹侵彻能力;不同工况下ZTA陶瓷抗长杆弹侵彻能力优于AD95陶瓷.     

长杆弹侵彻半无限靶板流体动力学理论

 针对长杆弹垂直侵彻半无限金属靶板,基于侵彻流体动力学理论,研究结果和理论分析成果,从最简单的Bernoulli 方程出发,逐步推导、分析和讨论长杆弹垂直侵彻半无限金属靶板的相关理论。根据实验观察结果结合理论分析、数值仿真讨论了HTP模型的内涵、适用范围和局限性,给出了HTP 模型的基本假设;考虑靶板强度的影响,进而分析AR 模型的相关应用与内涵,并在此基础上讨论了弹体强度的影响,提出了改进的AR 模型,该模型是AR 模型向AT 模型过渡的一个模型,并讨论了该模型的适用性;结合数值研究和现有实验结果,分析了侵彻过程中弹体的速度特征,最后,分析了AT 模型的推导过程、内涵以及相关应用。HTP 模型是建立在9 个基本假设的前提下成立的,本文主要针对后两个假设,逐步释放其限制,从而逐步接近实际情况。     

三角形截面长杆弹垂直侵彻半无限靶的成坑分析

为研究三角形截面弹体在垂直侵彻半无限靶时的成坑特性，通过分析三角形截面弹体头部接触面上的横向力，得到弹体头部碎渣颗粒的运动状态。根据侵彻速度关系式推断弹体瞬时速度对弹坑截面形状及大小的影响规律。采用ANSYS-DYNA有限元软件对不同速度的三角形截面弹体垂直侵彻半无限靶全过程进行数值模拟，并进行实验验证。仿真结果与实验结果一致。结果显示，三角形截面弹体在撞击平面上的质点横向应力分布不均匀，3个角方向上的力最大，边长中点位置处最小，总体呈U形分布。弹体瞬时速度逐渐减小，弹坑形状由近似规则圆形逐渐变为近似三角形的3瓣圆弧，且其截面积不断减小。在1 400～1 800 m/s的速度范围内进行了长杆弹撞击实验。速度为1 790 m/s时，弹坑在靶板表面的直径和深度分别为40 mm和7 mm,弹坑形状近似圆形。速度为1 510 m/s时，弹坑在靶板表面的直径和深度分别为38 mm和5 mm,弹坑截面表现为圆弧三角形。     

动能弹低速垂直侵彻钢筋混凝土的试验研究

该文提出了一种大长径比动能侵彻体侵彻钢筋混凝土的模拟试验方法，通过侵彻速度为300m／s～400m／s的57mm动能侵彻弹对半无限厚钢筋混凝土靶的垂直侵彻试验，得到了最大侵彻深度、着靶姿态等试验参数。由侵彻钢筋混凝土的经验公式得到的最大侵彻深度数据与试验数据进行了对比，试验数据为反深层工事的毁伤机理和数字仿真研究提供依据，同时通过毁伤效应的试验研究，为找到一条高效毁伤典型深层工事的方法提供条件。     

氧化铝陶瓷复合靶抗长杆弹侵彻的数值研究

采用有限元软件包 ANSYS/LS-DYNA ,对长杆弹侵彻氧化铝陶瓷复合靶的过程进行数值模拟分析。在研究中系统地考察了随着长杆弹着靶速度的改变对氧化铝陶瓷复合靶产生的侵彻影响。结果表明：陶瓷材料以其较高的硬度有效的使得长杆弹头产生较大的变形,从而阻止侵彻深度的增加。特定组成成分的陶瓷复合装甲只对一定速度范围内的侵彻体有较好的防御效果。     

钢制长杆弹斜侵彻中厚靶板数值模拟

利用大型动力有限元分析软件,采用Johnson-Cook动态本构模型,对长杆弹侵彻中厚靶问题进行了数值模拟,给出了弹体与靶体的破坏变形发展过程及应力波传播过程,得到了弹体的受力曲线,数值模拟结果与已有的试验现象吻合较好。     

长杆体斜侵彻的近似计算

本文通过对长杆体斜侵彻半无限靶的简化物理图象,应用空穴膨胀理论的受力函数,根据变质量的动量守恒和质量变化规律,建立了方程组,并编制了相应的DJS—6电子计算机用数值积分程序,适用于入射倾角α≥50°、速度在1000～2000m/s,对装甲钢板斜侵彻的计算。将计算结果与实验结果进行了广泛的比较,对于高强度合金钢弹体侵彻装甲钢靶的弹坑底线形状、侵彻深度上都有合理的一致性。应用本程序,可以给出侵彻路径上各点的弹体运动参量,并可推广到高密度合金弹体的斜侵彻问题。由于输入数值仅需弹丸的几何形状和尺寸参数以及弹靶材料的常规参数、碰击条件,使得本程序使用简单方便,可做为长杆体斜侵彻的工程计算之用。     

半球型药型罩聚能装药侵彻混凝土的数值模拟

本文采用Ls_dyna有限元分析软件对半球型药型罩聚能装药爆炸形成杆式聚能侵彻体及其对混凝土的侵彻作用进行了数值模拟,结合威力效应实验,对其成型及侵彻过程进行了研究,获得了半球型药型罩装药结构形成侵彻体的形状、头尾速度及它们对混凝土靶的侵彻参量。初步获得半球型罩对混凝土目标的毁伤特性,为同类装药优化设计提供参考。     

异形头部弹体中低速侵彻混凝土的实验研究

针对混凝土的脆性特点,设计了有预先破坏功能的异形头部弹体,进行了侵彻混凝土实验. 利用高速摄影仪记录了隧道区初始阶段的速度,通过比较隧道区的平均侵彻阻力,分析了异形头部弹体和卵形弹体的侵彻阻力. 基于Forrestal公式分析了卵形弹体静态侵彻阻力与异形头部弹体的差别. 实验和计算结果表明,异形头部弹体能有效减小侵彻阻力.      

有限元法在液压传动流道分析计算中的应用

用有限元方法对液压传动中的异形断面－等腰三角形，梯形和矩形断面流道进行数值模拟，获得了不同流动条件下的流场，给出了计算结果。     

椭球型罩聚能装药侵彻混凝土的数值模拟研究

基于有限元法中心差分包软件LS-DYNA-970的平台上对三种椭球罩型聚能装药侵彻素混凝土试样的问题进行了3-D数值仿真研究。研究揭示了各种情况下金属侵彻体的形成过程和侵彻过程的机理。研究表明在药罩口径相同的前提下,椭球体长轴较长的装药结构在爆炸荷载作用下能形成头部速度高。弹身长径比大、整体质量分布合理的射流侵彻体,但其扩孔效果较差。在分析混凝土受力失效过程的同时,获得了在金属射流在不同侵彻深度下,混凝土的开孔孔径大小的数值结果。计算结果与文献中的实验数据相比吻合较好。     

大长细比动能弹体弹塑性动力响应数值模拟

针对侵彻体结构动态响应问题,利用有限元程序得到Lagrange六面体常应力积分单元应力张量σij值,建立了获得侵彻体截面轴力、剪力、弯矩等广义载荷的方法.求解并分析了垂直侵彻和斜侵彻实验的大长细比弹体弹塑性动力响应.结果表明,基于最大惯性载荷的垂直侵彻弹体截面载荷分析对弹体强度设计是安全的,斜侵彻时轴向载荷与侧向载荷的交互作用可采用线性交互作用屈服面求解.     

固连接异形侵彻体侵彻威力研究

采用对半无限靶侵彻深度的测量方法进行固连接异形侵彻体的侵彻威力实验，并与同质量、直径和异形侵彻体管外径也相同的基准杆进行比较。结果表明：在同一速度下该异形侵彻体相对于基准杆有较大的穿深增益；管的内外径比对穿深的影响较大。建立了固连接异形侵彻体垂直侵彻半无限靶板的理论分析模型，计算和实验结果较为一致；得出了穿深增益随速度的变化规律，发现速度在1．7km／s左右时异形侵彻体相对于基准杆的优势最为明显。得出了侵彻体穿深随内外径比的变化规律，在某一范围内，穿深随着内外径比的增加而增加。     

船尾装药结构对侵彻体性能影响的仿真研究

为获得船尾装药结构对侵彻体性能的影响规律,该文运用LS-DYNA仿真软件计算了船尾装药结构形成侵彻体的过程;采用中心点和环形多点同时起爆的方式,通过改变船尾结构参数对比分析了侵彻体性能变化规律,得出船尾装药半径和倾角对侵彻体性能参数的影响规律,定量提出了船尾装药结构的基本设计原则.研究表明,船尾装药的设计优于一般装药结构;船尾半径及倾角设计存在最优值,最佳船尾半径约为装药半径的40%,最佳倾角约为45°.     

相似理论与量纲分析法相结合的钻地弹侵彻岩体经验公式

弹体侵彻问题一直是热点的研究课题,目前对岩体侵彻深度的预测主要依靠经验公式。由于常见的经验公式是在老式弹种或一般航弹的基础上总结出来的,不适合新发展使用的钻地弹,部分公式计算结果与实际偏差较大,需对经验公式进行修正。利用相似理论和量纲分析法确定影响侵彻深度的关键参数,建立函数关系式,通过大量数据拟合出钻地弹侵彻岩体的经验公式,并利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对钻地弹侵彻岩体进行数值模拟,其结果与拟合公式和常见的经验公式相比较,表明拟合公式与模拟结果吻合较好,可用于钻地弹侵彻岩体深度的预测。     

侵彻体撞击钢筋的接触算法研究

钻地弹的侵彻规律研究成为武器开发和目标防护的重点.考虑钢筋对弹体运动的影响,本文基于弹体与钢筋作用的等效单自由度模型,建立了侵彻体和钢筋碰撞的接触算法,弹体和钢筋分别简化为钢球和固支梁,将梁构件的抗力当做弹体的阻力.将算法进行编程实现,并通过商业软件AUTODYN计算初步验证了弹-筋接触程序的合理性.     

翼身融合布局非圆截面客舱结构特性分析

本文研究了翼身融合布局特有的非圆截面客舱结构的受力特性,并与传统圆截面客舱结构的受力特性进行对比;对翼身融合布局非圆截面客舱结构的改进方案进行了初步研究,提出了两种改进方法,即采用圆弧形过渡和使用“Y”型加强支柱的方法。在翼身融合布局非圆截面客舱结构设计时,结合这两种方法,可以充分提高非圆截面客舱的重量效率、空间利用率和经济性。