预制破片战斗部爆轰驱动和毁伤效应仿真研究

摘要

导弹中起杀伤作用的部分是战斗部。目前，防空导弹的战斗部绝大多数是破片战斗部。防空导弹的破片战斗部对空中目标的破坏作用主要来自于高动能破片的撞击和冲击波超压作用，其中以破片的杀伤作用为主。为了使破片战斗部爆炸后能形成大量形状特殊的高速金属破片，并且这些破片具有最佳的飞散性能，能杀伤和破坏空中目标，破片式战斗部被设计成半预制破片式和预制破片式两种。鉴于解析和实验研究的局限性，本文运用非线性有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA，以长方体预制破片战斗部为研究对象，主要仿真分析了预制破片战斗部的爆轰驱动过程、定向性能，以及破片和爆炸冲击波对目标靶板的毁伤效应。
　　 分析了长方体预制破片战斗部爆轰驱动破片飞散的过程。仿真结果与实验经验公式进行了比较，结果显示，所建模型很好地模拟了战斗部爆轰驱动长方体破片飞散的过程。
　　 在单点圆柱底面中心起爆、单点圆柱赤道面中心起爆、单点圆柱赤道面偏心起爆、两点和三点圆柱赤道面偏心起爆等几种起爆方式情况下，分析了战斗部在不同起爆方式下长方体预制破片飞散的定向性能增益，得到了几种起爆方式下长方体破片飞散的密度增益情况、最大初速增益情况和毁伤能量增益情况。
　　 分析了不同入射情况下，长方体破片对目标靶板的毁伤效应。利用不同着靶速度、不同着靶姿态的长方体破片对目标靶板击穿、切割后，其剩余速度与实验经验公式进行比较，分析了误差产生的原因，得到了误差与速度大小的关系，并分析了长方体破片击穿、切割目标靶板后的动能损失情况。
　　 利用符合实际的指数形爆炸冲击载荷与传统应用的矩形、三角形爆炸冲击载荷进行比较，得到了三种不同爆炸冲击波载荷作用下目标靶板的动态响应的异同。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1 预制破片战斗部及其毁伤机理

1.2 国内外研究概况

1.3 研究目的与主要工作

第2章 有限元法及LS-DYNA控制方程

2.1 有限元法计算思路

2.2 LS-DYNA发展沿革

2.3 LS-DYNA基本控制方程

第3章 预制破片战斗部爆轰驱动效应研究

3.1 引言

3.2 仿真算法

3.2.1 有限元计算方程

3.2.2 材料本构模型和状态方程

3.3 仿真模型的建立

3.4 仿真计算结果分析

3.4.1 预制破片战斗部爆轰驱动过程

3.4.2 预制破片飞散速度分析

3.4.3 预制破片毁伤性能研究

3.5 小结

第4章 不同起爆方式的定向毁伤效应研究

4.1 引言

4.2 仿真算法

4.3 不同起爆方式下的定向毁伤性能研究

4.3.1 单点圆柱赤道面中心A点起爆

4.3.2 单点圆柱赤道面偏心B点起爆

4.3.3 单点圆柱赤道面偏心C点起爆

4.3.4 多点圆柱赤道面偏心起爆

4.4 定向毁伤性能增益综合分析

4.5 小结

第5章 破片对目标板的毁伤效应研究

5.1 引言

5.2 仿真算法

5.2.1 材料本构模型和状态方程

5.2.2 毁伤模型的数学经验公式

5.3 仿真模型的建立

5.4 仿真计算结果

5.4.1 垂直入射击穿

5.4.2 垂直入射未击穿

5.4.3 斜入射击穿

5.4.4 切割

5.5 计算结果综合分析

5.6 小结

第6章 冲击波载荷作用下加筋板的动态响应研究

6.1 引言

6.2 仿真算法

6.2.1 加筋板及本构模型

6.2.2 冲击波载荷参数及几何特征

6.3 十字加筋板仿真结果及分析

6.3.1 压力仿真结果对比分析

6.3.2 等效应力仿真结果对比分析

6.3.3 位移仿真结果对比分析

6.3.4 综合分析

6.4 其它加筋板仿真结果

6.5 小结

第7章 结论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位论文期间发表的论文