大錐角聚能裝藥射流形成及對(duì)鋼靶侵徹的數(shù)值模擬

在非線(xiàn)性顯示動(dòng)力分析有限元程序ls-dyna中,采用lagrange算法,靶板材料選擇適合金屬侵徹問(wèn)題的johnson-cook模型和gruneisen狀態(tài)方程,建立了穿甲彈侵徹2519a—t87鋁合金靶板的四分之一有限元模型。通過(guò)穿甲彈侵徹靶板的模擬結(jié)果,分析靶板在穿甲過(guò)程中的溫度和剪切應(yīng)力的分布及變化規(guī)律,為揭示鋁合金的絕熱剪切帶的形成機(jī)理提供依據(jù)。

復(fù)合裝甲的高速侵徹過(guò)程一直是軍事和結(jié)構(gòu)領(lǐng)域所關(guān)注的問(wèn)題。在大量破片侵徹試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用非線(xiàn)性有限元分析軟件ls-dyna對(duì)破片侵徹陶瓷/frp復(fù)合靶板的過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了侵徹過(guò)程靶板的破壞形式,分析了侵徹過(guò)程中破片速度的變化,以及不同厚度陶瓷對(duì)剩余速度的影響,并通過(guò)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較,驗(yàn)證了數(shù)值模擬在分析破片剩余速度和靶板破壞形式等方面的有效性。

應(yīng)用ls-dyna有限元程序,采用ale方法在不改變侵徹體的材料、體積和質(zhì)量情況下,對(duì)不同長(zhǎng)徑比的侵徹體侵徹半無(wú)限厚靶板進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了侵徹過(guò)程中的主要物理圖像和變化曲線(xiàn)。模擬結(jié)果表明:長(zhǎng)徑比較大的彈體雖然具有較強(qiáng)的侵徹能力,但隨著侵徹體長(zhǎng)徑比的不斷增大,它對(duì)侵徹效果的影響逐漸減弱。

鈦合金是一種新型藥型罩材料,依據(jù)藥型罩成分均勻、晶粒細(xì)小的要求,采用擠壓精車(chē)工藝制備了鈦合金藥型罩。對(duì)材料進(jìn)行了微觀組織的金相觀察和力學(xué)性能測(cè)試,了解材料組織、性能。通過(guò)材料形成射流的數(shù)值仿真與閃光x射線(xiàn)照片的參數(shù)對(duì)比,結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù),認(rèn)為鈦合金藥型罩射流基本連續(xù)、準(zhǔn)直,可形成有效的聚能殺傷元,在對(duì)鋼筋混凝土的侵徹過(guò)程中,既能保證較高穿深,又具有較大的侵徹孔徑,有很好的應(yīng)用前景。

文章對(duì)在污水廠加藥系統(tǒng)中射流泵的應(yīng)用進(jìn)行性能研究,采用fluent6.2軟件對(duì)實(shí)況下射流泵三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行性能預(yù)測(cè)。對(duì)于了解射流泵內(nèi)部流動(dòng)狀況,提高在實(shí)際應(yīng)用中射流泵的效率,為射流泵的進(jìn)一步研究提供可靠依據(jù)。

文章對(duì)在污水廠加藥系統(tǒng)中射流泵的應(yīng)用進(jìn)行性能研究,采用fluent6.2軟件對(duì)實(shí)況下射流泵三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行性能預(yù)測(cè)。對(duì)于了解射流泵內(nèi)部流動(dòng)狀況,提高在實(shí)際應(yīng)用中射流泵的效率,為射流泵的進(jìn)一步研究提供可靠依據(jù)。

利用顯式動(dòng)力有限元程序?qū)τ?7火炮發(fā)射的著靶速1300m/s左右鋼彈侵徹大間隔多層a3薄鋼靶板的過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了彈速、彈重、彈形等影響因素對(duì)侵徹過(guò)程的作用規(guī)律,計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了較好的吻合。研究表明,彈丸的比動(dòng)能是衡量彈丸侵徹能力的重要參數(shù),在一定的彈丸速度范圍內(nèi),當(dāng)彈靶材料和靶板結(jié)構(gòu)固定時(shí),彈丸的侵徹能力是由彈丸的比動(dòng)能所決定的。

采用光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(sph)方法對(duì)鎢合金長(zhǎng)桿彈侵徹玻璃靶板作了數(shù)值模擬,給出了侵徹過(guò)程的物理圖像。分析了玻璃層板間距對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。比較了玻璃的本構(gòu)模型對(duì)數(shù)值結(jié)果的影響。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),jh-2模型的計(jì)算結(jié)果明顯大于實(shí)驗(yàn)結(jié)果,而mohr-coulomb蓋帽模型得到的侵徹深度與實(shí)驗(yàn)更加吻合。進(jìn)一步研究了侵徹深度對(duì)彈丸速度的依賴(lài)性,給出了鎢合金長(zhǎng)桿彈侵徹玻璃靶板的侵徹深度經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式。

采用三維數(shù)值計(jì)算程序模擬了全尺寸鉆地彈對(duì)半無(wú)限厚高強(qiáng)度混凝土靶板的垂直侵徹過(guò)程。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,分析了彈-靶的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,研究了戰(zhàn)斗部著速對(duì)侵徹深度的影響,并分析了侵徹過(guò)程中戰(zhàn)斗部裝藥的過(guò)載變化規(guī)律,得出了具有一定應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論。

利用有限元數(shù)值模擬軟件fluent,采用不可壓縮流體流動(dòng)的基本原理和流熱固耦合有限元方法,對(duì)鋼板控冷設(shè)備中常用的圓形噴嘴柱狀流沖擊換熱進(jìn)行模擬,得到在不同參數(shù)與邊界條件下柱狀流的換熱特性以及噴嘴出口速度、出口直徑、水溫等參數(shù)對(duì)換熱系數(shù)的影響,為鋼板冷卻過(guò)程溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的模擬提供了較為準(zhǔn)確的邊界條件。

分析了ansys/ls-dyna常用的兩種數(shù)值計(jì)算方法,lagrange算法和ale算法。給出了預(yù)測(cè)鋼板門(mén)在大速度破片侵徹與貫穿時(shí)的計(jì)算公式,對(duì)破片侵徹雙層鋼板門(mén)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果較為一致。數(shù)值模擬是對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式和試驗(yàn)研究的有益補(bǔ)充。

應(yīng)用ansys/ls-dyna分析技術(shù)對(duì)彈丸侵徹雙層均質(zhì)鋼板進(jìn)行數(shù)值分析,獲取了彈丸侵徹鋼板的速度、加速度變化曲線(xiàn)和規(guī)律,以期為硬目標(biāo)侵徹引信設(shè)計(jì)中的參數(shù)優(yōu)化及抗高過(guò)載加速度傳感器的選擇提供理論依據(jù).利用ls-dyna有限元程序,用彈塑性模型建立材料模型,對(duì)高速?gòu)椡枨謴鼐|(zhì)鋼板問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬,為引信設(shè)計(jì)提供參考.

運(yùn)用非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)有限元軟件ansys/ls-dyna建立了對(duì)聚能裝藥射流侵徹陶瓷橡膠復(fù)合靶板的3d有限元模型。分析了在不同傾角下,不同厚度橡膠夾層構(gòu)成的陶瓷橡膠復(fù)合靶板對(duì)射流能量吸收的影響。結(jié)合質(zhì)量防護(hù)系數(shù)、空間防護(hù)系數(shù)和差分防護(hù)系數(shù)對(duì)復(fù)合靶板的防護(hù)效能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:傾角的變化對(duì)陶瓷橡膠復(fù)合靶板抗射流侵徹性能影響較大,而橡膠夾層厚度的變化對(duì)復(fù)合靶板抗射流侵徹性能影響較小。隨著傾角的增加,復(fù)合靶板的防護(hù)性能增加,在60°～68°范圍內(nèi),復(fù)合靶板的防護(hù)性能基本不變。

為了研究靶板側(cè)向運(yùn)動(dòng)對(duì)彈丸正侵徹效應(yīng)的影響,運(yùn)用ansys/ls-dyna模擬在不同攻角條件下彈丸對(duì)不同運(yùn)動(dòng)速度靶板的正侵徹效應(yīng)。計(jì)算結(jié)果表明:無(wú)攻角條件下,當(dāng)靶板側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí),彈丸的剩余速度小于侵徹靜止靶板時(shí)的剩余速度,有攻角時(shí)則相反;靶板運(yùn)動(dòng)速度對(duì)彈丸侵徹姿態(tài)影響比較明顯,且彈軸與初始位置的最大偏轉(zhuǎn)角隨彈靶x方向的速度之差的增加而增加。本研究揭示了侵徹運(yùn)動(dòng)靶過(guò)程中彈丸侵徹姿態(tài)、速度等的變化規(guī)律,可為打擊運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的有關(guān)彈藥設(shè)計(jì)提供參考。

為得到鈍感炸藥(ihe)和高能炸藥(he)復(fù)合裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)沖擊波感度的響應(yīng)情況,對(duì)不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合裝藥進(jìn)行隔板實(shí)驗(yàn),得到了其沖擊波感度與藥柱高度比值的一階指數(shù)關(guān)系。利用顯式有限元程序?qū)?fù)合裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔板實(shí)驗(yàn)的數(shù)值模擬,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算并比較了鋁、有機(jī)玻璃、鋼隔板和未反應(yīng)jb-9014炸藥的爆轟反應(yīng)邊界值。

為了研究鋼纖維混凝土抗侵徹性能,對(duì)帶裝甲鋼背板的高強(qiáng)度鋼纖維混凝土靶進(jìn)行12.7mm穿甲彈、長(zhǎng)桿彈高速撞擊侵徹試驗(yàn)。根據(jù)背靶侵徹深度試驗(yàn)結(jié)果,采用防護(hù)系數(shù)評(píng)估復(fù)合靶的抗侵徹性能。采用細(xì)觀離散元模型latticediscreteparticlemodel、彈塑性模型和johnson-cook屈服準(zhǔn)則分別描述鋼纖維混凝土、彈體和裝甲鋼靶的材料力學(xué)響應(yīng),建立了混凝土侵徹問(wèn)題的有限元-離散元耦合數(shù)值仿真模型。通過(guò)對(duì)比鋼纖維混凝土破壞形態(tài)和背靶侵徹深度,驗(yàn)證仿真模型對(duì)于鋼纖維混凝土侵徹問(wèn)題的適用性。針對(duì)3種代表性侵徹工況,模擬分析復(fù)合靶間隙以及鋼纖維含量對(duì)于侵徹響應(yīng)的影響。仿真結(jié)果表明:相比含間隙的復(fù)合靶,無(wú)間隙的約束條件能夠明顯減小背靶侵徹深度;鋼纖維含量對(duì)于背靶侵徹深度幾乎沒(méi)有影響而對(duì)混凝土靶破壞形態(tài)有較大影響。進(jìn)一步仿真分析12.7mm穿甲彈貫穿鋼纖維混凝土靶板響應(yīng)影響因素,得到:圓柱靶直徑大于30倍彈徑時(shí),彈體貫穿出靶速度趨于收斂;隨著靶體厚度增小,剩余速度與撞擊速度趨近于線(xiàn)性關(guān)系。

為了研究不同結(jié)構(gòu)的ti-6al-4v靶板的抗彈性能,通過(guò)非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)軟件autodyn對(duì)不同直徑的鋼球侵徹不同結(jié)構(gòu)的ti-6al-4v靶板進(jìn)行了數(shù)值仿真,驗(yàn)證了材料模型的可靠性,計(jì)算出了不同直徑鋼球?qū)Π霟o(wú)限靶版的極限穿透深度和間隔靶板在不同間隔下的彈道極限速度,為鈦合金在軍事上的應(yīng)用提供一定的參考。

對(duì)10號(hào)鋼和紫銅材料efp侵徹對(duì)50mm厚603均質(zhì)裝甲靶板的性能進(jìn)行了研究。應(yīng)用ansys/ls-dyna軟件對(duì)兩種efp的成型和侵徹靶板過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了兩種efp侵徹性能差異存在的內(nèi)在原因。結(jié)果表明,10號(hào)鋼efp的穿深能力小于紫銅efp,而擴(kuò)孔能力較為顯著,其靶板入口尺寸約為紫銅efp的1.5倍。認(rèn)為侵徹性能的差別由材料特性、efp形狀和速度分布引起,而靶板入口大小由尾翼大小決定。

本文介紹小直徑炮孔光面、預(yù)裂爆破中采用的間隔聚能爆破技術(shù)，間隔聚能裝藥爆破的基本過(guò)程及控制參數(shù)。

長(zhǎng)桿彈對(duì)巖石靶的侵徹分析——采用統(tǒng)一強(qiáng)度理論作為巖石材料的屈服準(zhǔn)則，建立了長(zhǎng)桿彈垂直侵徹巖石靶體的柱形空腔膨脹模型，給出了卵形長(zhǎng)桿彈侵徹靶體深度的理論計(jì)算公式，求出了彈體以4501400m／s的速度撞擊巖石靶體的侵徹深度，并和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。...

脈沖射流相對(duì)于恒定射流可較大程度提高液氣射流泵效率,利用計(jì)算流體力學(xué)軟件fluent對(duì)脈沖液氣射流泵內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬和分析。首先研究在脈沖射流情況下,停止工作射流后液氣射流泵內(nèi)部流場(chǎng)的狀況;然后對(duì)相同工作條件、不同脈沖頻率下的液氣射流泵進(jìn)行數(shù)值模擬,并研究分析各個(gè)脈沖頻率下液氣射流泵效率,得出最佳工作頻率。

運(yùn)用有限元分析軟件ansys/ls-dyna對(duì)鋼纖維體積分?jǐn)?shù)為0,0.5%,1.0%,鋼管壁厚度為4,7.5mm的鋼管鋼纖維高強(qiáng)混凝土遮彈層進(jìn)行抗侵徹?cái)?shù)值模擬研究,引入jhc模型來(lái)描述鋼纖維高強(qiáng)混凝土在高速、高壓環(huán)境下的非線(xiàn)性變形和破壞情況。通過(guò)分析距離中心侵徹位置不同節(jié)點(diǎn)的位移變化曲線(xiàn),研究了鋼管分隔作用對(duì)遮彈層抗侵徹的影響,并與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,吻合較好。同時(shí),研究了鋼纖維體積分?jǐn)?shù)及鋼管壁厚度對(duì)遮彈層抗侵徹的影響,結(jié)果表明:鋼纖維的摻入減輕了彈體的破壞效應(yīng)、限制了侵徹深度;鋼管壁厚度的增加使其更好地發(fā)揮了自身的套箍及吸能作用,提高了遮彈層整體的抗侵徹能力。