冲击载荷下船舶设备与船体结构一体化动响应研究

针对船舶设备在水下爆炸冲击环境下,其动态响应情况直接影响设备的工作性能和可靠性的问题.从系统耦合振动理论出发,基于设备与船体一体化抗冲击分析方法,采用数值模拟方法对水下爆炸条件下的船舶大型设备及船体结构进行冲击响应时域分析.研究结果表明,采用一体化分析方法的结果与实际试验吻合较好,同时通过确定合理的舱段长度,既可以减少计算规模,又能得到好的计算精度.     

钨杆超高速侵彻碳化硼陶瓷的数值模拟研究

采用AUTODYN流体编码,对钨杆(L/D=20,L为钨杆长度,D为钨杆直径)以1.5～5.0km/s的速度侵彻碳化硼(B4C)陶瓷的全过程进行了数值模拟研究,其结果与实验进行了比较.结果表明,数值模拟与实验结果吻合较好.在此基础上研究了算法、网格尺寸及侵蚀应变值的大小对钨杆侵彻速度(u)、侵蚀速度(vc)及侵彻深度(h)的影响.并得出了钨杆侵彻速度、侵蚀速度及侵彻深度与撞击速度(v)之间的函数关系式.     

微爆轰推力器的冲量研究

利用瞬时爆轰假设以及小药量线性近似,假设推力单元内的微量含能材料的爆轰反应在瞬时完成,从理论上计算了微爆轰推力单元在真空中的冲量和推力,并在此基础上研究了含能材料的爆热、产物的等熵指数以及喷管的长度对单元的冲量和推力的影响,并通过数值模拟得到喷管底部压力曲线及单元冲量随喷管药柱长度比的变化.结果表明,推力单元的冲量随装药质量、等熵指数和比爆热的增大而增加;为了获得理想的推进性能,喷管的长度不能小于装药长度的4倍.     

水下爆炸冲击载荷下液气缓冲器抗冲特性分析

概述了新型液气缓冲器的基本结构和运动过程. 基于动力学基本理论,建立了该缓冲器冲击输入与经缓冲后的冲击输出两者之间的数学模型. 通过Matlab数值仿真计算,研究了气室高度、油腔截面面积、伸进阻尼孔面积、伸张阻尼孔面积等参数对该型缓冲器抗冲击性能的影响,得出了各参数对抗冲击特性的影响规律.     

铝热剂中铝粉保护膜受热失效的实验研究

对铝热剂中铝粉保护膜受热失效机制进行了实验研究.在空气中加热铝粉,铝粉柱电阻由无穷大降至金属级,500℃和600℃附近点为2个突降域;温度430℃时铝粉形貌变化微小,670℃时已完全破裂;铝热剂粉末在600℃加热后仍为粉末,700℃加热后凝结为坚固的块体.实验结果表明,铝热剂中粒径约30μm铝粉的保护膜在约100℃时已被胀裂,500℃时因膜的相变收缩使开裂程度陡然加剧而部分失效;铝熔化后保护膜完全失效,铝液流动铺展到相邻铝粉和氧化铁粉表面.     

超高速碰撞产生的电磁场对通信电路的干扰

研究2A12铝弹丸超高速碰撞2A12铝靶板产生的电磁场对通信电路的干扰.实验中采用盘式磁线圈对超高速碰撞产生的电磁场进行测量,获得了碰撞速度为5.93 km/s下不同的空间位置处磁感应强度以及与上弹道方向平行的不同放置位置处通信电路的受干扰情况.实验结果表明:超高速碰撞产生的电磁场会使通信电路受到严重的干扰,电磁场对通信电路的干扰幅值达到了1 V.     

两级爆轰驱动装置发射弹丸的实验和数值模拟

为研究利用多级爆轰驱动发射高速爆炸成型弹丸的可行性,利用两级爆轰驱动进行发射爆炸成型弹丸的实验研究.二级爆轰驱动系统的次级被置换为成型装药,研究改变装药高度对弹丸速度的影响,并利用数值模拟对实验的结果进行比对.实验结果和数值模拟结果吻合良好.实验结果表明,二级爆轰驱动装置比传统一级成型装药能大幅提高爆炸成型弹丸的速度,具有发射大于3km/s弹丸的能力.     

冲击波载荷作用下结构响应的模型律分析

采用量纲理论对结构在冲击波载荷作用下的几何相似模型律进行分析,得到了结构满足几何相似模型律的条件. 应用LS-DYNA对一系列几何形状相似,尺寸不同的矩形板结构进行数值验证计算,证明了冲击波载荷作用下结构应力应变响应满足几何相似模型律的合理性和可靠性.     

土壤动态冲击压缩性能实验研究

为获得不同侵彻体在土壤中的衰减规律,采用分离式Hopkinson压杆实验装置,分别对不同参数的土壤材料进行了冲击压缩性能实验,得到了相应的应力-应变曲线. 根据实验结果,从土壤材料的密度、质地及含水体积分数3个方面分析了其动态响应特性,得出了在动态冲击载荷作用下土壤材料各种参数对其动态力学性能的影响. 研究结果表明:随着密度的增大,土壤的动态冲击应力峰值一般会增大;黏土质地土壤的应力峰值一般较大,且应力的下降速度较慢;土壤中含水体积分数对砂土和壤土质地土壤的应力峰值影响不大,但对黏性质地土壤却有非常大的影响.      

近距离爆炸下不同厚度靶板的动态响应分析

运用量纲分析得到影响近距离爆炸下靶板动力响应的独立变量,通过动力有限元分析软件LS-DYNA中流固耦合算法,对一定药量TNT的球形装药的爆炸过程进行数值仿真.利用数值分析的优势,在装药量与作用距离不变的情况下,通过改变金属靶板厚度得到靶板的挠度峰值与厚度、靶板的速度峰值与靶板厚度的倒数均呈线性关系.