多模毁伤元形成与侵彻效应的数值模拟

研究改变起爆方式使Octol炸药和球缺紫铜药型罩的柱锥型战斗部形成爆炸成型弹丸和杆式侵彻体两种毁伤元,采用AUTODYN-2D软件对点起爆和环形起爆方式下毁伤元形成与侵彻装甲钢靶进行数值模拟,分析起爆位置对毁伤元成形和侵彻能力的影响. 数值模拟结果表明,相同战斗部结构在5Dk(Dk为装药直径)炸高下,理想环形起爆半径条件下形成的杆式侵彻体对装甲钢的侵彻深度约为爆炸成型弹丸侵彻深度的2倍.     

侵爆战斗部对典型建筑物的毁伤评估算法研究

应用毁伤评估理论与方法,搭建了可用于侵彻战斗部对混凝土建筑目标的毁伤评估系统.其中包含适用于混凝土建筑物毁伤评估的目标模型抽象数据格式架构,并给出了将此架构与建筑三维模型相关联的方法;以材料数据库、诸多经验公式及相关研究为基础,建立了战斗部建模与威力分析模块;基于层次分析法、毁伤树法等思想,建立了易损性分析模块.提出对侵彻、爆炸两个过程的近似模拟方法并在毁伤评估模块中实现.利用毁伤评估模块分析了打击瞄准位置、起爆位置、CEP半径对于毁伤效果的影响,可为相关研究提供参考.     

侵彻与爆炸联合作用下混凝土靶体的毁伤效应分析

考虑弹体侵彻、爆炸高加载率下混凝土的应变率效应,首先采用SPH-Lagrange算法建立弹体高速侵彻耦合模型,研究高速钻地制导炸弹的侵彻毁伤过程及其破坏特征;同时采用SPH算法建立考虑初始侵彻损伤的内部爆炸耦合模型,对比分析弹体侵彻与爆炸联合作用和弹体直接内部爆炸这2种条件下的混凝土毁伤特征,探讨钻地制导炸弹的初始侵彻损伤对混凝土内部爆炸毁伤破坏过程的影响。研究结果表明:高速弹体的侵彻只造成混凝土结构的局部损伤;在侵彻与爆炸联合作用下,混凝土结构将发生严重破坏。初始侵彻毁伤对混凝土内部爆炸的毁伤机理有重要影响。     

含能破片战斗部对导弹目标的等效毁伤效应研究

为研究战斗部对导弹目标的毁伤效应,在导弹功能、结构和毁伤机理的基础上,确定了导弹目标的毁伤级别和各舱段的毁伤准则。含能战斗部由钨合金、含能材料、尼龙弹托和底座组成。含能材料由铝镁合金粉、硝酸钡和聚四氟乙烯组成,通过在真空容器中高温烧结制备。利用12.7 mm机枪进行穿甲和引燃试验,依次射击25 mm/60°均质装甲板、导弹设备舱和燃料舱模拟靶,并用高速摄影记录战斗部对油箱的毁伤过程。试验结果表明含能战斗部兼有侵彻能力和引燃纵火能力。     

模拟混凝土板侵彻问题的一种新算法

为了研究动能弹侵彻混凝土靶板的物理机制,采用改进的Youngs界面方法,得到了锥形动能弹侵彻混凝土靶板的数值模拟结果,靶板正面在弹体头部位置的压力峰值最大,靶板背面次之,其次分别是靶板内弹体近旁和距离弹体较远的点.侵彻过程不仅对轴向混凝土靶材料有压缩破坏作用,而且对其径向也有较大的挤压作用.随着侵彻过程的进行,弹体头部...     

2～3km/s初速下球形破片对金属薄靶的侵彻效应分析

针对2~3 km/s初速条件下破片对金属薄靶的侵彻开展了实验和数值模拟研究,用LS-DYNA软件对该速度段下弹丸侵彻金属靶板的过程进行数值模拟,采用爆轰驱动装置发射钢质球形弹丸进行试验研究。分析了不同工况下靶板的毁伤模式,并与600~800 m/s这一低速段下靶板的毁伤模式进行对比分析。结果表明:数值模拟跟实验吻合较好,在该速度段下,球形钢质弹丸对靶板的毁伤模式主要为穿孔;垂直撞击时在靶板上形成延性扩孔,而在低速度段下,靶板上形成的穿孔直径几乎跟弹丸直径一样,没有形成延性扩孔;垂直侵彻时在钢靶上形成的扩孔直径比在铝靶上形成的扩孔直径大。     

2-3km/s初速下圆形破片对金属薄靶的侵彻效应分析

针对2 ～3 km/s初速条件下破片对金属薄靶的侵彻开展了实验和数值模拟研究,用LS-DYNA软件对该速度段下弹丸侵彻金属靶板的过程进行数值模拟,采用爆轰驱动装置发射钢质球形弹丸进行试验研究.分析了不同工况下靶板的毁伤模式,并与600 ～ 800 m/s这一低速段下靶板的毁伤模式进行对比分析.结果表明:数值模拟跟实验吻合较好,在该速度段下,球形钢质弹丸对靶板的毁伤模式主要为穿孔;垂直撞击时在靶板上形成延性扩孔,而在低速度段下,靶板上形成的穿孔直径几乎跟弹丸直径一样,没有形成延性扩孔;垂直侵彻时在钢靶上形成的扩孔直径比在铝靶上形成的扩孔直径大.     

弹体高速侵彻厚钢筋混凝土靶的数值模拟

针对厚钢筋混凝土靶在弹体高速侵彻时的毁伤特性,基于混凝土连续帽盖模型(concrete continuous cap model, CSCM)和共节点耦合建模方法对弹体高速侵彻厚钢筋混凝土靶的毁伤行为进行数值模拟,分析钢筋混凝土靶的损伤分布特性、钢筋结构对混凝土的约束作用。结果表明：高速侵彻时,延性损伤体现在混凝土内部,脆性损伤更多体现在混凝土外部表层,钢筋网能较大程度地约束混凝土延性损伤的扩展;增加竖筋的配置,可预防厚钢筋混凝土靶沿钢筋层产生层断脱离破坏,从而提高钢筋混凝土的抗弹性能;钢筋混凝土迎弹面的崩落面积随侵彻速度增加而增大,首层钢筋越接近表面,约束效果越好。可见,混凝土连续帽盖模型和共节点耦合建模方法能较好地模拟厚钢筋混凝土靶在弹体高速侵彻作用下的毁伤特性。     

起爆方式对智能雷战斗部毁伤概率的影响

为了提高智能雷对坦克目标的毁伤概率,在应用LS-DYNA有限元软件模拟智能雷多爆炸成型弹丸MEFP(multiple explosively formed penetrator)战斗部形成过程的基础上,分析了采用中心点起爆和多点起爆方式MEFP战斗部在爆轰载荷作用下的成型规律,建立了2种起爆方式下智能雷战斗部毁伤数学模型,编制了智能雷战斗部攻击坦克顶甲的仿真程序,仿真得出了2种起爆方式下智能雷战斗部的毁伤概率。结果表明:起爆方式对智能雷毁伤概率的影响与MEFP战斗部子装药设计有关。进行智能雷战斗部设计时,需要针对不同距离目标选择设计战斗部子装药的个数,并采用相对应的起爆方式,才能有效地提高智能雷毁伤概率。     

一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部仿真及实验研究

为提高周向多爆炸成型弹丸(MEFP)战斗部的侵彻能力,设计了1种杆式MEFP战斗部。采用工程计算方法和数值模拟方法对1种新型MEFP进行了成型速度研究。进行了战斗部原理样机的静爆实验。根据实验结果对工程计算方法进行了修正。直径为127 mm的杆式MEFP战斗部样机的杆式弹丸可以穿透距爆心3 m处40 mm厚的Q235钢靶板,杆式弹丸长径比可达到4∶1,可以满足毁伤元穿甲威力要求。     

低温及应变率对矿用圆环链冲击性能的影响

为了了解回采工作面刮板输送机圆环链在卡链状态下力学性能,文中利用ANSYS/LS-DYNA软件,对含有V型缺口圆环链进行数值模拟冲击实验分析,特别是就低温和应变率等因素对圆环链冲击性能的影响进行了比较详细的研究和讨论.研究结果表明温度降低会导致矿用受冲击圆环链破断时吸收能量减小和缩短初始破断时间,另外,应变率(加载速率)也会使破断应力增大和缩短初始破断时间.     

短芯棒拔制有限元分析

借助ANSYS软件显式动力模块建立了钢管与内外模具的三维有限元模型，动态模拟了短芯棒拔制的整个过程，研究了模锥角、摩擦系数、壁厚等工艺参数对拔制力的影响，并根据得到的应力分布规律分析了生产中拔断等实际问题的机理．与空拔相比较，在短芯棒拔制过程中，纵裂现象一般不会发生，由于钢管轴向应力在横截面上分布均匀，一般也不会出现以局部破坏形式出现的横裂现象．本文所建立的拔制力分析模型经与实验结果比较，达到了较好的吻合，可为优化模具结构和进行短芯棒拔制工艺设计提供了依据．     

飞机风挡结构抗鸟撞数值模拟

在实验研究的基础上,建立了某型飞机风挡及其相关部件的全尺寸有限元模型,应用非线性有限元程序LS-DYNA3D对整个鸟撞击过程进行了数值模拟,得到鸟撞风挡结构动态响应计算结果.分析了鸟撞风挡结构的应力、应变动态时程曲线,讨论了引起风挡结构破坏的主要因素.数值计算结果与实验结果吻合较好,表明所建立的有限元计算模型可靠、计算数据有效.     

基于有限元法的引信保险机构动态特性分析

针对保险机构的解保失效,在对实测过载信号进行详细分析的基础上,介绍了通用机械引信保险机构的构造和工作原理,建立了动力学模型,并将不同过载的实测出炮口数据以不同方向施加到仿真模型上,利用有限元软件ANSYS中的LS—DYNA模块对保险机构进行动力学仿真。结果表明,该底排弹引信在出炮口瞬间承受的大过载以及在过载中叠加的大量的高频振荡信号是导致底排弹在出炮口瞬间早炸的主要原因。     

侵彻过程中的机械滤波仿真研究

本文以ANSYS/LS-DYNA为基础,提出了一种对传感器进行滤波缓冲的结构,并对结构进行了仿真。针对传感器进行了缓冲保护和机械滤波,仿真了四种不同材料,并对结果进行了分析。得到了在弹体穿透靶板过程中的加速度曲线、动能曲线、内能曲线和频率-幅值曲线。分析了加速度计感受到的加速度信号并研究了缓冲材料的滤波效果。     

复合材料圆柱壳体结构缓冲吸能特性的实验分析和数值模拟

本文的研究工作围绕复合材料层合圆柱壳受轴向冲击作用下的动力学问题展开。首先通过准静态压缩实验对标准型和采用花瓣型引发方式的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）圆柱壳体的缓冲吸能特性进行了系统的研究对比。之后运用ANSYS,基于失效准则判断的模型对落锤冲击下层合壳体的动力响应过程进行了仿真模拟,发现模拟的数值结果与关键性实验数据能较好地吻合,并且利用此模型预测了花瓣型圆柱壳体的冲击破坏行为。     

往复荷载作用下新型装配式螺栓干节点的抗震性能研究

本文基于ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件,对一种改进的新型装配式螺栓干节点施加低周往复荷载,进行抗震性能研究,分析了该新型螺栓干节点的耗能、承载力、延性及刚度等方面的力学性能及其破坏模式,并探讨混凝土强度、轴压比和梁配筋率对该节点力学性能的影响规律。结果表明,新型螺栓干节点比现浇节点和改进前的螺栓干节点具有更好的耗能、更高的刚度和强度,其屈服荷载、极限承载力和延性分别比现浇节点提高了35%、22%和31%,而相比改进前的螺栓干节点分别提高了38%、27%和58%,表明新型螺栓干节点的抗震性能更好;随着混凝土强度和梁配筋率的提高,新型螺栓干节点的极限承载力、耗能性能和割线刚度都有所提高,抗震性能也随之提高;柱轴压比在一定范围内的增大可以提高节点的屈服荷载、峰值荷载和屈服位移,但影响程度较低。     

压印连接工艺过程的数值模拟及实验研究

介绍了压印连接方法实现金属板件连接的新技术。分析了压印连接的成形原理。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对压印连接的动态过程进行数值模拟。分析了连接成型过程、应力应变和时间载荷的变化趋势。通过数值模拟与实验结果相比较,可用该方法对不同厚度的板料及不同模具组合进行压印连接过程的模拟。     

动能弹侵彻土壤混凝土复合介质的试验研究

采用火炮发射动能弹直接撞击土壤混凝土复合靶,通过观测试验后的弹靶状态,回放弹载加速度存储仪,获得弹丸在侵彻过程中的加速度曲线,分析了弹丸对土壤及混凝土复合介质的侵彻规律,该研究结果可为反深层坚固目标战斗及引信设计提供依据。     

带前舱战斗部对钢筋混凝土侵彻规律研究

为分析在临界穿透速度条件下,着靶参数对某型带前舱战斗部侵彻能力的影响,基于LS-DYNA非线性有限元分析软件,采用实体单元钢筋建模方法,建立了带前舱战斗部侵彻钢筋混凝土目标3维仿真模型,给出了在极限穿靶速度条件下,着靶角度、攻角等参数的变化对战斗部侵彻能力的影响规律,计算结果与实验结果吻合较好.研究结果表明,着靶角度对战斗部侵彻能力影响显著,在极限穿靶速度条件下,一定范围的负攻角有利于战斗部的侵彻.