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。     

定向战斗部复合装药爆轰的超压区域及破片增益特性的机理分析

针对定向战斗部破片分布密度增益不理想的情况提出其复合装药结构新途径. 理论分析了定向起爆下相向爆轰波碰撞的局部超压区特性,建立了复合装药结构定向战斗部的仿真模型,用Ls-Dyna-3D程序模拟,并分析了不同偏心起爆模式下破片速度和密度的增益. 结果表明,定向战斗部中相向爆轰波产生的超压区域是产生破片速度增益的直接原因,采用复合装药结构,可明显增加定向区内破片的分布密度,采用三相线起爆模式可得到最佳的破片速度和分布密度增益.      

不同材料壳体装药对爆破威力影响分析

针对装药壳体材料对爆破威力影响,对典型复合材料壳体、D6A钢壳体装药在空气中的爆炸破坏效应进行了数值分析及试验研究.研究表明,同样装药情况下,复合材料壳体装药爆炸产生的空气冲击波超压较钢壳体装药大;碳纤维复合壳体装药爆炸不会产生破片对远距离目标造成破坏;而D6A钢壳体装药爆炸产生的破片对远距离目标具有一定的杀伤效应.进行了2种材料壳体装药在空气中爆炸毁伤威力对比试验,试验超压测量结果与数值计算结果相一致.     

奥克托今基战斗部装药与壳体匹配关系的数值模拟

自然破片战斗部装药与壳体之间的匹配关系对破片的形成起着至关重要的作用,破片的数量直接影响战斗部的毁伤威力。本文以某HMX基浇注PBX炸药作为杀爆战斗部主装药,为研究主装药与壳体材料及厚度之间的匹配关系,建立简化缩比战斗部有限元模型,选取30CrMnSi、4340钢、45钢三种材质作为壳体材料,并设置每种壳体的厚度分别为5 mm、5.5 mm、6 mm、6.5 mm、7 mm,采用AUTODYN软件中的Stochastic随机破坏模型对自然破片战斗部的爆炸过程进行模拟。结果表明,当主装药浇注PBX炸药爆炸时,壳体厚度为6.5 mm的4340钢作产生的有效破片数量最多,为325 个,并且有效破片占破片总数的比例较优,达到43.10%;其动能大于98 J的破片数量最多,为276 个。研究结果可以为杀爆战斗部的设计提供一定理论支撑。     

内部爆炸加载下变壁厚壳体破碎性研究

为研究变壁厚壳体在内部爆炸加载下的破碎规律,设计了不同锥度的变壁厚壳体并分别从两端起爆,采用砂箱静爆法进行试验,回收了变壁厚壳体膨胀破裂生成的自然破片. 回收数据表明,从大端起爆时变壁厚壳体产生的破片数多于从小端起爆的情况,外表面锥度较大的壳体发生拉剪混合断裂的范围显著扩大. 采用Mott分布对破片数据进行拟合后,发现在相同结构下,从大端起爆时破片的特征质量更小. 基于Autodyn软件中的Stochastic随机破坏模型,对试验各工况进行了数值模拟,破片累积数分布结果与试验吻合较好,各工况之间的破片Mott特征质量规律与试验结果一致.      

微秒级延期传扩爆装置研究

该文试验研究了以钝感耐热猛炸药HNS制成的金属导爆索作为传递爆轰的微秒级延期通道 ,利用HNS和A5 炸药作为主要装药 ,扩大爆轰能量 ,满足起爆战斗部要求。试验的爆炸传递和特性表明 , 0 85mm的导爆索爆轰速度传递为5.2 2 2km/s ,装药直径为 6mm ,爆炸装置输出能量为 :在 3mm厚度铅板上爆炸 ,炸孔直径大于 1 0mm。该装置因采用了HNS和A5 许用传爆药 ,可用于直列式微秒传爆序列 ,实现串联或多路微秒延期起爆 ,无须隔爆装置 ,简化了弹药结构     

不同起爆方式下对圆弧形聚焦战斗部模拟仿真

基于产生聚焦式杀伤破片的目的,利用爆轰波传播理论和数值仿真方法,分析了起爆方式对圆弧形聚焦战斗部破片飞散规律的影响. 理论计算和模拟仿真的结果表明:起爆方式对圆弧形聚焦战斗部的破片飞散规律有很大影响. 起爆方式不同引起爆轰波对壳体的入射角不同,从而影响破片的偏转角和破片飞散初速,最终影响破片的聚焦效果,其中以中心轴线起爆的破片更集中.     

强冲击载荷下战斗部材料的抗爆性能研究

为研究强冲击载荷下战斗部材料的抗爆性能,针对爆炸驱动结构的辅助装药防护层材料选择设计了一种分层结构,采用数值模拟的方法研究了不同材料组合形式的防护层结构在炸药作用下的爆炸驱动过程,对B炸药和黑火药作为辅助装药两种情况下不同金属防护层材料组合进行了静爆实验. 研究结果表明,隔爆性能最佳的2层45#钢+LY12铝合金形式防护层在B炸药起爆下发生较为明显的破坏,而隔爆性能最弱的3层全部为LY12铝合金的防护层在黑火药引燃作用下仍为完好壳体.      

爆轰驱动金属壳体断裂数值仿真研究

对破片形成及运动问题的研究在增强战斗部的毁伤效能中具有重要地位. 本文利用数值模拟方法对不同装药结构的破片战斗部壳体在爆炸冲击载荷作用下的响应过程进行了仿真计算,仿真结果与理论计算结果相符,验证了数值模拟方法的可行性. 在此基础上对比分析了不同刻槽受控破片战斗部壳体断裂破片形成过程,得到了刻槽对破片速度的影响规律. 本文结果可为破片战斗部工程设计提供参考.     

装药背板对破片冲击引爆的影响研究

为研究背板对破片冲击起爆屏蔽装药的影响,运用数值仿真方法分析了破片冲击起爆有无背板装药的情况. 数值仿真表明,由于背板对冲击波的反射作用使背板附近处冲击波压力幅值增加,从而使装药的临界起爆速度下降. 随着装药厚度的增加,背板对于装药的冲击起爆影响逐渐下降;背板材料对于反射冲击波幅值有所影响,但不同背板材料间装药临界起爆速度相差并不大.     

不同厚度壳体装药在混凝土中爆炸的实验研究

为研究装药壳体厚度对混凝土毁伤效果的影响,设计了不同厚度壳体装药和无边界效应的混凝土靶板,并进行了实验.实验结果表明,在壳体厚度较小时,爆坑体积比裸装药炸药时的爆坑体积大;当壳体厚度增大时,爆坑体积呈下降趋势.随着壳体厚度的增加,壳体破碎性下降.通过空气冲击波超压测试,并结合经验公式计算了形成空气冲击波的能量占炸药爆炸总能量的比例.     

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。     

爆炸变形定向战斗部破片控制研究

基于爆炸变形定向战斗部研究,建立了变形后壳体的形状计算模型,并依据此模型推导出变形壳体的破片飞散速度和飞散方向的计算公式,利用该公式可对变形壳体进行壳体变形设计. 脉冲X光照相实验和模拟弹静爆实验结果表明,变形壳体的破片初速及破片分布计算公式是可行的.     

一种基于侵彻能力和散布均匀性的斜向破片式战斗部设计

为了实现破片对高速运动小目标的斜向高效、均匀侵彻,根据爆轰波传播特点和爆炸驱动理论,设计了一种斜向破片式战斗部,以2mm厚Q235钢板为目标借助于数值模拟和试验考察分析了战斗部结构、起爆方式等对破片侵彻能力和散布密度、散布均匀性的影响。结果表明：破片在52.3度斜向角内对2mm厚的Q235的穿透率达96.6％,破片在该方向范围内散布均匀,三点起爆方式更有利于提高破片散布均匀性和速度一致性。     

爆轰加载下双层预制破片初速梯度研究

通过分析双层方形和球形预制破片的典型排布方式及受力状态,建立了双层破片的单元实验模型;并采用闪光X射线摄影法获得了内外层破片在爆轰加载下的初速;同时,结合数值模拟方法,分析了破片在加载过程中的应力分布状态。结果表明:外、内层方形破片的初速比为1.6,而外、内层球形破片的初速比为1.7;外层方形破片的最大应力高于球形破片,其破损程度也较球形破片更为明显。     

双组分炸药装药水下爆炸的冲击波峰压场研究

针对目前水下武器战斗部为单一组分装药模式,提出高低能量不同的双组分炸药装药模式. 从理论研究、实验分析和数值模拟3个方面对双组分炸药装药在水下后端面起爆的爆炸威力场规律进行了分析研究. 结果表明,双组分炸药装药的近场冲击波超压略有增加,在中场范围冲击波超压分布变化不大,可为水下双组分装药战斗部威力场设计提供参考.     

复合反应破片爆炸成型与毁伤实验研究

研究爆炸成型复合反应破片的成型过程及其对目标靶的终点效应.设计了球缺形药型罩的小长径比爆炸成型复合反应破片装药结构方案,应用脉冲X光摄影系统拍摄复合反应破片的形成过程.实验结果表明,药型罩在压垮过程中成功实现对反应材料的包覆,包覆及飞行过程中反应材料性能安定;从破片侵彻靶板结果看出,复合反应破片在撞靶时发生化学反应,毁伤效果比惰性侵彻体有大幅提高,利用金属药型罩动态包覆反应材料形成复合反应破片方法可行.研究结果可为反应破片战斗部的工程应用提供参考.     

含能破片冲击引爆屏蔽炸药研究

基于一维冲击波理论和Walker与Wasley的冲击起爆能量判据,对含能破片冲击屏蔽炸药过程进行了理论与数值分析.分别考虑了破片类型、破片尺寸和屏蔽壳厚度对冲击起爆的影响.结果显示,钢壳破片起爆能力优于铝壳破片,临界起爆速度随着含能材料直径的增长和屏蔽壳厚度的减小而降低;理论模型与数值计算结果吻合较好.由实验研究发现,与普通惰性破片的毁伤作用机理不同,含能破片主要是利用冲击波能量引发含能物质反应,反应释放的化学能与冲击波能量叠加对目标进行毁伤;能量输出方式主要为化学反应能.     

地下隧道在内爆炸荷载作用下的动力响应分析

为解决内爆炸荷载作用下地下隧道的动力响应,在经典弹性理论的基础上,建立了圆柱壳在内部冲击爆炸荷载作用下的动力平衡方程,对爆炸荷载经过傅里叶展开以及对动力平衡方程的拉普拉斯变换,得到了内部冲击荷载作用下各向异性圆柱壳体动力反应问题的解析解。通过简化分析,得到了一种精度较高的简化计算方法。计算结果表明,对于圆柱壳内爆炸,挠度幅值在集中装药爆炸点的周围达到峰值;随着距该点距离的增加,挠度幅值减小,圆柱壳周围的土介质使振动产生较大幅度的衰减。计算结果可直接应用于圆柱形壳体和地铁隧道内部爆炸动力分析及地铁隧道内爆炸条件下冲击波的传播规律研究与计算。     

非理想炸药爆炸冲击波压力空气中传播规律

为了研究非理想炸药的爆炸冲击波压力特性,对一种非理想炸药空中爆炸输出特性进行了试验研究。实验中装药壳体厚度不同,装药质量也不同。从实验结果可以看出,非理想炸药的爆炸输出不符合理想炸药爆炸输出相似律;尤其在近场表现显著。壳体对非理想炸药爆炸输出的影响有一定的规律;并非线性降低炸药的爆炸输出。这些结果对于使用非理想炸药的战斗部威力设计有指导意义。