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偏心起爆方式对球形预制破片战斗部飞散特性的影响

发布时间:2019-06-14 16:11 来源:未知 编辑:admin

  2016 年第 1 期引言预制破片战斗部采用中心起爆方式,每一层破片受到的爆轰波驱动方向与大小都较为均匀,其方向接近战斗部径向方向。因而破片飞散角较小,利用率极低。为了增大破片的飞散角,提高预制破片杀伤半径,采用偏轴心起爆战斗部。偏轴心起爆即起爆点不在弹轴心,而是与弹轴心有一定径向距离。起爆时,选择不同位置的偏轴心起爆点可改变爆轰波形状,从而改变破片初速及飞散角,增大飞散区域 [1] 。1 爆炸驱动理论计算1.1 破片初速 v 0当长径比小于 2.5 时,可以不考虑爆炸轴向稀疏波的影响,则其径向破片的飞散初速可由 Gurney 公式 [2] 近似得到:V 0 = D2β2+β 姨...

  2016 年第 1 期引言预制破片战斗部采用中心起爆方式,每一层破片受到的爆轰波驱动方向与大小都较为均匀,其方向接近战斗部径向方向。因而破片飞散角较小,利用率极低。为了增大破片的飞散角,提高预制破片杀伤半径,采用偏轴心起爆战斗部。偏轴心起爆即起爆点不在弹轴心,而是与弹轴心有一定径向距离。起爆时,选择不同位置的偏轴心起爆点可改变爆轰波形状,从而改变破片初速及飞散角,增大飞散区域 [1] 。1 爆炸驱动理论计算1.1 破片初速 v 0当长径比小于 2.5 时,可以不考虑爆炸轴向稀疏波的影响,则其径向破片的飞散初速可由 Gurney 公式 [2] 近似得到:V 0 = D22+ 姨(1)式中:V 0 破片初速(m/s);D炸药爆速(m/s);炸药质量 C 与金属壳体(除去端盖与紧固件等)质量 M之比。1.2 破片的飞散角与方向角论文主要研究弹丸在静态爆炸驱动下的破片飞散情况,因此只考察破片的静态方向角 和静态飞散角 。2 数值模拟2.1 建立模型本文所计算的战斗部为圆柱形,采用球形预制破片,内有钢制内衬,弹体结构如图 1、图 2 所示。图 1 弹体结构轴向剖面草图图 2 弹体结构径向剖面草图2.2 有限元模型的建立及参数的确定本模型采用 Lagrange 算法,战斗部壳体、空气域、炸药、蒙皮和内衬都采用映射网格划分,钨珠体积较小,采用自由网格划分。炸药材料采用高能炸药材料模型和 Jones-Wi.lkens-Lee(JWL)状态方程,内衬和端盖选用钢材料,采用 Johnson-Cook 弹塑 性 模 型 , 蒙 皮 采 用 铝 合 金 , 用 塑 性 随 动 模 型MAT-PLASTIC-KINEMATIC,材料为钨球,采用刚性材料模型。3 数值结果与分析3.1 中心起爆战斗部和偏心起爆战斗部破片飞散分布对比图 3 所示为弹丸中心起爆和偏心两点起爆后 t=39.99s 时刻的中心起爆和偏心起爆钢球破片空间飞散的主视图。图 3 t=39.98s 时中心起爆和偏心起爆钢球破片主视图从图 3 可以看出,中心起爆时,破片沿径向均匀飞散。偏心起爆时,钨球条初速随着径向角的增加而增加,可见采用偏心起爆能够提高破片初速。3.2 中心起爆战斗部和偏心起爆战斗部破片飞散角的速度对比如图 4、图 5 所示,同一单元节点在 为 45和 180时中偏心起爆方式对球形预制破片战斗部飞散特性的影响梁志峰1乔磊1刘兰2姜弛1李川31、山西中北大学机电工程学院 2、山西中北大学理学院 3、山西太原工具厂作者简介:梁志峰,1988 年 2 月出生,山西岚县人,硕士,研究方向:高效毁伤战斗部设计及数值仿真。摘 要:利用有限元软件 ANSYS/LS-DYNA,对比球形预制破片在偏心起爆方式与中心起爆方式爆炸驱动下的飞散动态进行了数值模拟,获得了破片初速、飞散角分布进行定向性能的分析,计算结果与理论结果具有良好的一致性,表明该有限元计算模型是合理的。关键字:起爆方式;有限元;球形预制破片;飞散特性交 流HEBEINONGJI河北农 机43 2016 年第 1 期心起爆和偏心起爆方式的速度历程曲线对比(速度的单位为:cm/s,时间的单位为:s)。图 4 为 45中心起爆和偏心起爆破片节点的速度历程曲线中心起爆和偏心起爆破片节点的速度历程曲线 中心与偏心起爆破片的速度分布对比从表 1 中可以看出,在 =45时,中心起爆与偏心起爆下破片的速度均最小。而中心起爆时,破片初速变化不大。而偏心起爆能够显著提高预制破片在定向方向的速度。当 =45时,破片速度最小;=180时破片速度最大。在偏心起爆时,爆轰波作用在破片上的冲量更大,特别是由于爆轰波叠加产生马赫波,使爆轰波加强,使得破片初速明显增大。4 结论(1)中心起爆时,不同 角的速度相差不大。(2)偏心起爆时, 角在 0至 45时,破片速度随着角度的增大而减小,在 45至 180时,破片速度随着角度的增大而增大。(3)两种起爆均在 =45时,破片初速最小;=180时破片初速最大。(4)偏心起爆可显著提高战斗部定向方向上的速度。参考文献:[1]邓吉平,胡毅亭,贾宪振等.爆炸驱动球形破片飞散的数值模拟[J].弹道学报,2008:4(20).[2]朱亮,低附带毁伤弹药设计及毁伤原理分析[D].南京理工大学,2011.[3]王凤英,刘天生,毁伤理论与技术[M].北京理工大学出版社,2009.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Num 1 2 3 4 5 6(0) 0 45 90 120 150 180v 中(m/s) 1100 950 1019 1021 1109 1064v 偏(m/s) 1130 771 1162 1223 1330 1441(上接 42 页)构基本消失,微元数量较少。图 3 两种装药形成射流的压力与形态图 4 为固定高斯测速点测量射流各个微元的速度变化情况。(a)无壳体 (b)有壳体图 4 两种装药形成射流的速度有壳体速度峰值比无壳体高出 220 m/s。可知在对破片飞散并不十分敏感的应用条件下,切割索加壳可以有效改善射流速度和形态,提高射流切割能力。3 结论通过理论分析和仿真实验验证,表明采用有壳体装药结构比无壳体装药结构形成射流速度更高,射流形态更好,最终能提高射流侵彻能力,为线型切割索切割各类材质板的设计制造及应用提供理论指导与技术支持。参考文献:[1]曾新吾,薛鸿陆. 线型聚能装药的理论研究[J]. 爆炸与冲击,1988. Vol.8 NO.2. P97~106.[2]崔军.聚能射流对靶板侵彻的数值仿线]隋树元,王树山. 终点效应学[M]. 国防工业出版社,2000.ISSN:7-118-02200-4. 中图分类号:TJ012.4.交 流HEBEINONGJI河北农 机44 偏心起爆方式对球形预制破片战斗部飞散特性的影响作者: 梁志峰, 乔磊, 刘兰, 姜弛, 李川作者单位: 梁志峰,乔磊,姜弛(山西中北大学机电工程学院), 刘兰(山西中北大学理学院), 李川(山西太原工具厂)刊名:河北农机英文刊名: Hebei Farm Machinery年,卷(期): 2016(1) 引用本文格式:梁志峰.乔磊.刘兰.姜弛.李川 偏心起爆方式对球形预制破片战斗部飞散特性的影响[期刊论文] - 河北农机 2016(1)

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