弹丸穿钢靶姿态变化的数值模拟

针对弹丸穿多层靶问题，采用数值模拟的方法，开展了弹丸结构参数对穿靶姿态研究。图l给出了弹丸穿靶主要姿态参数及可能的变化情况（弹丸穿靶前后速度方向变化忽略）。其中删轴偏转角速度（α=dβ/dt）。由于弹丸头部形状（如头部曲径比CRH、截卵高度比等）直接影响了弹丸在侵彻过程中的受力状态，因此也会影响着弹丸穿靶姿态。     

高速弹丸侵彻混凝土性能数值模拟

利用ANSYS/LSDYNA软件，弹丸采用弹塑性硬化材料模型，混凝土采用HJC材料模型，并利用以前对弹丸侵彻混凝土研究所得到的材料参数，对同截卵、尖卵两种头形且尺寸和重量都较大的弹丸侵彻混凝土的侵彻性能进行了数值模拟研究。由于弹靶尺寸特征相差较大，在现有计算条件下，给建模和分析带来了较大困难，为了能将计算规模控制在可求解的范围内，我们采用二维模型来分析研究弹丸的高速侵彻能力，采用三维模型来研究当弹丸带有—定攻角和着角时其在进入隧道段之前的行为。     

动能杆对靶板毁伤效应的数值模拟

为了研究不同姿态的动能杆条对靶板的毁伤效应以及杆条姿态对靶板毁伤效应的影响，采用数值模拟的方式，对长径比L/D=10，速度V0=0．8-2km／s的动能杆条在大攻角、大着角范围内的穿甲问题进行了研究。杆条穿靶的示意图如图1(a）所示。图中杆条为20号钢，直径D=φ10，初始质量M0=61．7g，靶板材料为硬铝，厚度H=20mm。杆条速度方向如图所示，     

钢筋混凝土靶板在弹丸冲击及爆炸载荷下响应的数值模拟

 采用HJC混凝土损伤本构模型及LS-DYNA的流固耦合算法,分别对钢筋混凝土靶板在弹丸冲击和爆炸载荷作用下的响应进行了有限元数值模拟,其中模拟参数由实验数据拟合重新获取。将模拟结果与实验结果和经验公式进行对比分析,结果表明：数值模拟再现了弹体贯穿靶板过程中的开坑、隧道及漏斗碎裂区,计算得到的弹体弹道极限及残余速度与实验数据吻合较好;此外,数值模拟也很好地再现了炸药爆炸后冲击波的传播过程以及爆炸载荷作用下混凝土的破坏情况,模拟结果与实验现象具有良好的一致性。     

可变形弹丸贯穿铝合金靶的数值模拟

 采用显式动态有限元商业软件ABAQUS/Explicit对可变形卵形弹丸正贯穿和斜贯穿有限厚度铝合金靶的过程进行了有限元数值模拟。根据空穴膨胀理论,将靶体对侵彻的影响用一个作用在弹体表面的力函数代替,同时考虑了有限厚度靶自由表面的影响,并对空穴膨胀得到的力函数进行了修正。这样在进行数值模拟时就无需对靶体划分网格,也避免了复杂的接触问题,从而使模拟大为简化。最后,用VAR4340钢弹贯穿6061-T651铝合金靶板得到的数值模拟结果与实验结果进行了比较,二者基本吻合。     

不同类型弹丸侵彻性能数值模拟比较

用数值试验方法，对φ5．3mm、不同长径比、不同壁厚比、用三段焊接连接方式设计的6种类型弹丸在不同着靶条件下，侵彻混凝土的弹靶破坏、弹体结构力学响应等方面进行了较为全面和系统的比较研究。     

弹丸形状对超高速撞击厚合金铝靶成坑影响的数值模拟

采用AUTODYN软件进行了弹丸形状对超高速正撞击厚合金铝靶成坑过程影响的数值模拟。给出了二维及三维模拟的结果。研究了在相同质量和速度的条件下,不同形状弹丸长径比、撞击方向等对超高速撞击厚合金铝靶所产生弹坑的损伤特性尺寸和成坑形状的影响,并与球形弹丸撞击所产生的坑进行了比较。结果表明：弹丸的长径比越大,弹丸的撞击成坑深度越大;非球弹丸的形状和撞击方向不同,成坑的形状和损伤的特征尺寸是不同的。     

球缺药型罩爆炸成形弹丸数值模拟

采用变壁厚球缺形药型罩可以形成速度梯度小的爆炸成形弹丸，有效增加成坑直径；另外，通过使用轻金属药型罩改变聚能装药各部件间的质量分配，从而实现爆轰过程中能量分配的优化，也是提高射弹能量的一条可行途径。     

弹头部结构对侵彻层合靶的影响

对4种不同头部形状杆式侵彻体斜侵彻层合靶过程,进行了数值模拟和试验研究。从开坑过程中质量的侵蚀情况以及靶后动能的角度,对开坑及侵彻能力进行评估。通过研究不同结构侵彻体对靶板斜侵彻的影响,得出了侵彻体动能随时间的变化规律。仿真和实验结果表明,不同头部结构对开坑作用有影响,继而影响后续杆体的侵彻过程。还发现铝风帽穿甲块头部结构对倾斜的层合靶侵彻最为有利,并对该头部的侵彻优势进行了分析,这将会对其它类似侵彻体头部结构优化提供一定的参考。     

球缺药型罩爆炸成型弹丸数值模拟

 利用LS-DYNA软件提供的二维轴对称拉格朗日计算编码,对钻地弹前级球缺形药型罩爆炸成型弹丸问题进行了数值模拟。讨论了计算方法的选取依据,考察了典型的射弹形成过程、壳体飞散过程以及射弹速度与动能,分析了不同模型的计算结果差异,实验结果与计算符合很好。     

弹丸在混凝土靶中运动轨迹的数值模拟

 针对混凝土的破坏模式，将最初用于研究岩石破碎的连续损伤模型加入到三维非线性有限元动力分析程序LS-DYNA中。利用数值模拟方法研究了弹丸对混凝土的斜侵彻过程，对弹丸在混凝土靶中的几种可能运动轨迹进行了分析，得到了影响弹丸轨迹的几个因素。     

高速杆式弹丸三维数值模拟

 应用LS-DYNA动力学分析软件对变球缺型罩装药结构下高速杆式弹丸的形成过程进行数值模拟研究,揭示了其成型机理,并研究了中心点起爆、四点同时起爆和环形起爆等三种起爆方式对高速杆式侵彻体的成型和性能参数的影响,得到了弹体的速度分布。数值计算结果显示：变球缺型罩装药结构能形成速度高、长径比大、质量分布合理的高速杆式侵彻体,其成型机理兼有聚能射流和翻转型爆炸成型弹丸的特点,即上半部罩微元直接向轴线压合,下半部罩微元向轴线压合时逐渐向后翻转变形。不同起爆方式下所形成的高速杆式弹丸的形状和性能参数有所不同,其中环形起爆所形成的弹体性能参数最优。实验结果所反映的起爆方式的影响规律与数值计算结果是一致的。     

HL-2A充气弹丸注入加料的数值模拟研究

为了提高HL-2A等离子体中弹丸加料深度和加料效率,研制了新型充气弹丸注入加料方法.忽略充气弹丸非加料包层的烧蚀过程,在HL-2A托卡马克位形下,应用Trans-neut程序对沉积在径向归一化磁通ψ=0.9位置处的充气弹丸输运特性及其与本底等离子体自洽的相互作用过程进行了二维数值模拟研究,给出了加料粒子和本底等离子体剖...     

准球形爆炸成型弹丸的形成、飞行及侵彻过程的数值模拟

 应用AUTODYN-2D软件,对准球形爆炸成型弹丸的形成、飞行及侵彻过程进行数值模拟。分析了爆炸成型弹丸的形成过程,药型罩曲率半径对其成型影响;应用拉格朗日/欧拉混合方法对飞行过程进行模拟计算,利用对速度-位移曲线拟合的方法求出衰减系数;并对弹丸侵彻靶板过程作了简要分析。     

弹丸超高速撞击铝靶成坑数值模拟

 低地球轨道的各类航天器易受到微流星体及空间碎片的超高速撞击,损伤航天器飞行关键系统,进而导致航天器发生灾难性的失效。微流星体及空间碎片防护结构设计,是航天器设计的一个重要问题。采用AUTODYN软件进行了弹丸超高速正撞击及斜撞击铝靶成坑的数值模拟,给出了二维及三维模拟结果。研究了弹丸密度、弹丸形状、板厚度、弹丸速度、弹丸直径和弹丸撞击入射角等对靶成坑的影响。模拟结果同实验结果进行了比较,模拟的成坑形状和特征尺寸同实验相吻合。验证了数值模拟方法的有效性。     

靶与光斑尺寸对激光冲量影响的数值模拟

采用二维雷诺平均N-S方程,数值模拟研究了大气条件下短脉冲激光与固体靶相互作用所产生等离子体的动力学过程。采用k-ε两方程模型用于湍流的数值模拟,分别利用ROE格式和二阶中心格式对对流通量和粘性通量进行离散处理;用高斯-赛德尔隐式格式对方程进行时间推进求解。数值模拟给出了激光引发靶蒸气等离子体侧向膨胀、稀疏等二维流体动力学过程的物理图像,讨论了靶与光斑尺寸对脉冲激光冲量的影响。结果表明,不同宽度固体靶受到的激光冲量有很大差异,固体靶宽度越大,受到的激光冲量也越大。     

刚性弹对金属靶板的斜穿甲分析

刚性弹对金属靶穿甲通常由侵彻过程和最终失效模式控制，常用多阶模型进行分析。如何在斜穿甲分析模型中包括主要的变形和失效模式而同时保持模型的简便和合理精度，仍是值得尝试的。基于动态空腔膨胀和冲塞机制，文中研究不同头形刚性弹以斜角斛厚度Ⅳ的金属靶的斜穿甲。     

靶球压缩二维数值模拟比对研究

利用轴对称二维数值模拟程序Ｌａｒｅｄ－Ⅰ,对两端单环激光入射产生的辐射场驱动下的靶球进行了数值模拟,给出了靶球二维变形的计算结果。随着入射激光焦斑位置的改变,辐射场在靶球表面的温度分布随之相应改变,驱动靶球内爆压缩氘气区分别成为铁饼形、香肠形或球形。将数值模拟结果与美国ＬＬＮＬ实验室的实验结果及其Ｌａｓｎｅｘ程序的数值模拟结果进行了比对,得到了定性上完全相同的结论和接近的数值结果。从数值模拟结果可以看出,在单环入射的情况下,尚无法消除辐射场的高阶不对称性,无法满足球形对称均匀压缩的要求。     

激光与靶非平衡耦合的数值模拟

对激光与高Z靶耦合主要物理过程,其中包括激光吸收,电子热传导,等离子体运动,非平衡原子物理,X光转换和辐射输运等现象的数值模拟作了全面的概括性描述。提出了总体微分方程组,建立了差分计算格式和求解方法,给出了程序数值计算的结果。     

混凝土靶体预开孔对弹丸侵彻性能的影响

根据串联战斗部对混凝土目标的毁伤模式,将其前、后级的作用过程进行分解,结合前级对目标的预破坏,运用数值模拟分析了混凝土靶体预开孔对弹丸侵彻性能的影响,并通过实验进行了部分验证。结果表明:相同靶体开孔深度一定条件下,随着开孔数量的增加,弹丸的侵深逐渐增加,但当开孔数量增大到一定程度时,其对弹丸侵深的提高并不是很明显;当弹丸侵深未超过开孔深度时,随开孔数量增加,弹丸侵彻过载明显下降,而当弹丸侵深超过开孔深度后,开孔数量对弹丸侵彻过载的影响则不大。相同靶体开孔数量一定条件下,随着开孔深度的增加,弹丸的侵深逐渐增加;当弹丸侵深未超过开孔深度时,弹丸的侵彻过载出现明显的下降段,且开孔越深,下降段越长;而当弹丸侵深超过开孔深度后,开孔深度对弹丸侵彻过载的影响则不大。研究结果可为串联战斗部的前、后级优化设计提供参考。