曲线药型罩数值仿真

摘要

现有药型罩母线的几何形状一般以直线、圆形、椭圆形、球缺形以及他们的组合等为主，除此之外，还有几何形状为双曲线的喇叭形药型罩。但随着防护装甲的不断升级，现有的几何形状的药型罩，特别是单母线的药型罩，越来越难以研发出新型的结构。为此，本论文通过曲线方程，探讨了除以上几种单母线药型罩外，还有多次方程、正弦以及高斯曲线形成侵彻体的成型效果，得出了高斯曲线作为药型罩母线几何形状的优势。
　　本文在对国内外聚能装药形成毁伤元研究基础上，设计了一种高斯曲线药型罩的战斗部装药结构，首先利用AUTODYN-2D有限元仿真对高斯曲线药型罩的战斗部装药结构的毁伤元成型过程进行数值仿真研究，同时针对不同因素对高斯曲线药型罩成型的影响进行数值模拟，分析了高斯曲线药型罩的壁厚（变壁厚和等壁厚）、装药长径比对其射流成型的影响;然后采用点起爆、环起爆两种不同的起爆方式，探讨了起爆位置对射流成型的影响;接着通过改变隔板的形状以及直径对其成型进行了分析;最后通过正交优化和侵彻靶板仿真，不仅优化了高斯曲线药型罩的结构，同时也对高斯曲线药型罩的侵彻性能有了一个明确的了解。
　　研究表明:(1)变壁厚高斯曲线药型罩比等壁厚高斯曲线药型罩形成的射流成型效果更好，杵体更小。(2)就点起爆而言，采用顶部中心点起爆射流的成型效果和速度最好;而对于环起爆，环起爆半径不宜过小，在环起爆半径为40mm时射流的成型最好。(3)隔板直径对射流的成型以及头部速度影响很大，当隔板直径为0.9D时，射流的速度最大，射流细长，不宜拉断;而隔板的形状对射流的成型有一定影响，但对射流的最终速度影响不大。(4)通过侵彻靶板仿真，高斯曲线药型罩的侵彻能力优于相同口径下的锥形罩的侵彻能力。

目录

声明

摘要

1．1 研究的背景及意义

1．2 聚能装药的国内外研究现状

1．2．1 国内外聚能装药的发展现状

1．2．2 曲线药型罩研究现状

1．3 本文的研究目的、方法和主要内容

2 药型罩聚能装药技术及聚能射流形成理论

2．1 聚能射流的形成理论

2．1．1 定常理想不可压缩流体力学理论

2．1．2 准定常理想不可压缩流体力学理论

2．2 曲线药型罩加工的可行性分析

2．3 曲线药型罩设计理论

2．4 本章小结

3 曲线药型罩射流形成过程的数值仿真

3．1 曲线药型罩仿真分析

3．2 材料模型的选取及参数

3．3 建立有限元模型

3．4 各种曲线药型罩形成侵彻体对比

3．5 高斯曲线药型罩数值仿真

3．5．1 装药长径比i对曲线药型罩射流成型的影响

3．5．2 药型罩壁厚δ对曲线药型罩射流成型的影响

3．6 起爆方式对变母线药型罩射流成型的影响

3．6．1 点起爆对曲线药型罩射流成型的影响

3．6．2 环起爆对曲线药型罩射流成型的影响

3．7 隔板对曲线药型罩射流成型的影响

3．7．1 隔板直径a对曲线药型罩射流成型的影响

3．7．2 隔板形状对曲线药型罩射流成型的影响

3．8 本章小结

4 优化设计

4．1 正交优化设计分析

4．2 正交优化设计与仿真

4．3 优化后的曲线药型罩射流成型过程

4．4 本章小结

5．1 靶板材料选取

5．2 侵彻模型的建立

5．3 数值仿真及分析

5．3．1 曲线药型罩侵彻靶板分析

5．3．2 曲线药型罩与锥形罩侵彻靶板对比

5．4 本章小结

6 工作总结与展望

6．2 今后需做的工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢