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不同尺寸HMX基压装装药的烤燃特性

高压物理学报 2024年第2期38卷 138-147页

作者：董泽霖屈可朋胡雪垚肖玮王奕鑫西安近代化学研究所陕西西安710065

为了研究装药尺寸对压装装药烤燃特性的影响,针对HMX基压装装药,建立了压装装药烤燃过程的计算模型,利用Fluent软件对不同装药尺寸的烤燃样弹进行了数值模拟,计算了不同升温速率下装药尺寸对压装装药点火位置、响应温度和响应时间的影... 详细信息

为了研究装药尺寸对压装装药烤燃特性的影响,针对HMX基压装装药,建立了压装装药烤燃过程的计算模型,利用Fluent软件对不同装药尺寸的烤燃样弹进行了数值模拟,计算了不同升温速率下装药尺寸对压装装药点火位置、响应温度和响应时间的影响规律。结果表明:在同一升温速率下,HMX基压装炸药装药长径比为1.0时,装药中心响应温度均为最高;装药长径比大于1.0时,装药中心点火温度均随长径比的增加而降低;当长径比增大到一定程度时,装药中心的响应温度趋于恒值。装药的点火位置由升温速率和装药尺寸共同决定,且装药端面与曲面的传热量之比与长径比的平方成反比。当升温缓慢或长径比较小时,装药的点火位置位于装药中心;当升温速率较高且长径比较大时,装药的点火位置逐渐远离装药中心。

关键词： HMX基炸药压装装药烤燃试验装药尺寸

HMX基含铝压装炸药慢速烤燃点火时刻的压力参量计算

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爆炸与冲击 2024年第6期44卷 48-59页

作者：郭璐智小琦屈可朋柳星河贾杰李劲中北大学机电工程学院山西太原030051 西安近代化学研究所陕西西安710065

为了研究HMX基含铝压装炸药在慢烤过程中点火时刻的压力参量,设计了0.1和1.0℃/min升温速率下的慢烤试验,并对炸药内部进行了多点测温。在此基础上,基于炸药的通用烤燃模型,将HMX的多步分解机制与铝粉反应相结合,并考虑其分解中的相变过... 详细信息

为了研究HMX基含铝压装炸药在慢烤过程中点火时刻的压力参量,设计了0.1和1.0℃/min升温速率下的慢烤试验,并对炸药内部进行了多点测温。在此基础上,基于炸药的通用烤燃模型,将HMX的多步分解机制与铝粉反应相结合,并考虑其分解中的相变过程,建立了HMX基含铝压装炸药慢烤反应速率与压力相关的计算模型并进行了数值模拟。试验结果表明,在0.1℃/min的升温速率下,端盖喷出,壳体沿轴向撕开裂缝,无药粉残留,判定炸药发生爆燃反应;在1.0℃/min的升温速率下,壳体发生轻微变形,有部分药粉残留,判定炸药发生燃烧反应。数值研究结果表明,随着热刺激强度的提高,炸药的点火温度呈对数上升趋势,而烤燃弹的反应进度和内部压力呈现指数下降趋势,且烤燃弹内部的反应压力在HMX相变前呈缓慢上升趋势,相变后呈快速上升趋势。

关键词：慢烤 HMX基含铝压装炸药通用烤燃模型升温速率压力烤燃弹

靶板厚度对12.7 mm穿燃弹剩余速度和断裂特性的影响

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弹道学报 2024年第1期36卷 57-62,69页

作者：王奕鑫胡雪垚沈飞屈可朋肖玮西安近代化学研究所陕西西安710000

为了获得12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi钢板的剩余速度和断裂特性,开展了12.7 mm穿燃弹侵彻不同厚度30CrMnSi靶板的试验研究,分别利用激光测速和测速靶测量了弹心穿靶前后的速度,通过改变靶厚获得了12.7mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的极限穿深... 详细信息

为了获得12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi钢板的剩余速度和断裂特性,开展了12.7 mm穿燃弹侵彻不同厚度30CrMnSi靶板的试验研究,分别利用激光测速和测速靶测量了弹心穿靶前后的速度,通过改变靶厚获得了12.7mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的极限穿深。然后使用LS-DYNA动力学软件,利用FEM网格与SPH粒子相结合的数值模拟方法对12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi靶板的过程进行了仿真计算。最后利用穿甲力学理论对穿燃弹的侵彻深度、剩余速度和不同厚度靶板的弹道极限进行了理论计算。结果表明:弹心剩余长度随着靶板厚度的增加而增加,弹心的侵蚀区域由弹身部位逐渐向弹尾移动,弹性区域逐渐扩大,并且随着靶板厚度的增加,靶板的弹道极限也随之增加,弹心侵彻靶板后的剩余速度逐渐降低,根据理论计算,12.7 mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的理论侵彻深度约为27.7 mm,与试验结果相符。

关键词：穿燃弹靶板侵彻断裂特性

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斜侵彻靶板过程中装药损伤的数值模拟

火炸药学报 2022年第3期45卷 383-387页

作者：毕超郭翔屈可朋沈飞天津大学机械工程学院天津300354 西安近代化学研究所陕西西安710065

为研究斜侵彻靶板过程对装药损伤的影响,基于内聚力模型开展含装药的炮弹侵彻多层靶板的数值模拟。采用内聚力模型计算装药损伤的出现与演化,分析了两方向过载与损伤发生的关系,并且对侵彻结束后的裂纹区进行了宏观裂纹的量化,并将量化... 详细信息

为研究斜侵彻靶板过程对装药损伤的影响,基于内聚力模型开展含装药的炮弹侵彻多层靶板的数值模拟。采用内聚力模型计算装药损伤的出现与演化,分析了两方向过载与损伤发生的关系,并且对侵彻结束后的裂纹区进行了宏观裂纹的量化,并将量化后的结果与试验进行了有效对比,验证了模型及量化方法的准确性,并研究了装药损伤与靶板倾角的关系。计算结果表明,斜侵彻情况下,横向过载的出现及不断变化导致裂纹区的出现及演化并非垂直于轴向。随着靶板后倾角度由5°增大到20°,装药的轴向过载峰值约提高0.62×10^(4)g(8.5%),横向过载峰值约提高1.35×10^(4)g(221.3%),装药的剩余速度从251m/s降至207m/s,量化后装药的宏观裂纹与横向的夹角增大约10°。

关键词：材料力学斜侵彻装药内聚力模型宏观裂纹

波形控制器对杀伤战斗部破片飞散特性影响研究

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爆炸与冲击 2023年第2期43卷 74-86页

作者：刘伟梁争峰阮喜军屈可朋西安近代化学研究所陕西西安710065

为提升杀伤战斗部破片轴向飞散的集中度,提高战斗部的轴向杀伤威力,提出使用波形控制器控制破片的飞散方向。基于爆轰波在波形控制器界面发生反射的规律以及Shapiro公式,设计了波形控制器的形状,使用LS-DYNA有限元软件和ALE(arbitrary L... 详细信息

为提升杀伤战斗部破片轴向飞散的集中度,提高战斗部的轴向杀伤威力,提出使用波形控制器控制破片的飞散方向。基于爆轰波在波形控制器界面发生反射的规律以及Shapiro公式,设计了波形控制器的形状,使用LS-DYNA有限元软件和ALE(arbitrary Lagrange-Euler)算法对破片的飞散过程进行数值计算,结合战斗部原理样机静爆试验,验证了使用波形控制器改善破片飞散特性方法的合理性。对比了有无波形控制器时破片飞散过程的差异,对无波形控制器以及波形控制器材料分别为尼龙、聚氨酯和聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)时杀伤战斗部的破片飞散速度和破片飞散角规律进行了分析。结果表明:波形控制器可以减小战斗部中心和两端位置的破片飞散速度大小差异,使中心到两端位置的破片飞散方向角变化均匀,破片在轴向的分布更加均匀;不同材料的波形控制器对破片飞散特性影响不同,波形控制器的使用减小了破片飞散角,增大了破片分布密度,提升了破片飞散的集中度。破片飞散角数值计算值与试验计算值误差在6.53%之内,与无波形控制器的杀伤战斗部原理样机相比,含波形控制器且材料为尼龙、聚氨酯和PTFE的战斗部原理样机破片飞散角分别减小了40.00%、 44.00%和46.67%。

关键词：杀伤战斗部波形控制器 Shapiro公式破片飞散特性破片飞散速度破片飞散角

约束方式和强度对HMX基压装含铝炸药慢烤响应特性的影响

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火炸药学报 2023年第10期46卷 897-904,I0009页

作者：董泽霖屈可朋胡雪垚沈飞肖玮西安近代化学研究所陕西西安710065

为了获取不同约束方式和强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃响应特性,以典型超音速钻地/侵爆战斗部为背景,设计了装药长径比为5∶1的缩比烤燃弹;开展了无约束和不同约束强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃实验;获取了无约束条件下HMX基压装... 详细信息

为了获取不同约束方式和强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃响应特性,以典型超音速钻地/侵爆战斗部为背景,设计了装药长径比为5∶1的缩比烤燃弹;开展了无约束和不同约束强度下HMX基压装含铝炸药慢速烤燃实验;获取了无约束条件下HMX基压装含铝炸药的反应过程,以及不同壳体壁厚(4、10、16和20mm)与端盖螺纹长度(10、12和14mm)时装药反应烈度的变化规律。结果表明,慢速烤燃条件下该HMX基压装含铝炸药反应包括生成气体、端面燃烧、火焰熄灭3个阶段;烤燃弹约束强度影响装药烤燃时间和点火温度,进而影响烤燃弹内部反应压力增长,最终导致不同的反应等级;当螺纹长度(L)为14mm时,壳体厚度(δ)由4mm增加至20mm,反应等级由爆燃发展为爆炸而后降低为燃烧;当壳体壁厚(δ)为10mm时,螺纹连接长度(L)由10mm增加至14mm,烤燃弹反应等级由燃烧转变为爆炸;当壳体壁厚(δ)与等效壳体壁厚(δe)相当时,烤燃弹约束强度较为均匀,有利于反应压力的不断增长,最终导致烤燃弹发生更为剧烈的爆炸反应。

关键词：爆炸力学 HMX基压装含铝炸药慢速烤燃约束强度响应特性

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D字异型弹体斜侵彻多层钢靶弹道研究

兵器装备工程学报 2022年第8期43卷 95-100页

作者：胡雪垚屈可朋肖玮西安近代化学研究所西安710065

针对异构型武器平台设计了一种上下不对称的D字异型弹体,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件分析了弹体侵彻三层间隔钢靶的弹道偏转规律,获取了侵彻速度(400 m/s、600 m/s、800 m/s)、侵彻着角(0°、10°、20°)以及弹尖高度(0~1.7 mm)对弹道... 详细信息

针对异构型武器平台设计了一种上下不对称的D字异型弹体,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件分析了弹体侵彻三层间隔钢靶的弹道偏转规律,获取了侵彻速度(400 m/s、600 m/s、800 m/s)、侵彻着角(0°、10°、20°)以及弹尖高度(0~1.7 mm)对弹道偏移距离的影响。结果表明,随侵彻着角减小或者侵彻速度增大,D字异型弹体的弹道稳定性均呈提高趋势,其中10°着角下,侵彻速度对弹道稳定性的影响最为显著;在400 m/s、10°着角下,随弹尖高度由0 mm升高至1.7 mm,弹道总偏移距离呈现先减小再反向增大的变化趋势,且在0.8~1.1 mm时变化显著。

关键词： D字异型弹体侵彻间隔钢靶弹道偏转有限元

波形控制器对杀伤战斗部破片飞散特性影响研究

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机械工程学报 2022年

作者：刘伟梁争峰阮喜军屈可朋西安近代化学研究所

为改善杀伤战斗部破片轴向飞散一致性，提高战斗部轴向杀伤威力，提出使用波形控制器控制破片飞散方向。基于爆轰波在波形控制器界面发生反射的规律以及Shapiro公式设计了波形控制器形状，使用LS-DYNA有限元软件和ALE算法对破片的飞散... 详细信息

为改善杀伤战斗部破片轴向飞散一致性，提高战斗部轴向杀伤威力，提出使用波形控制器控制破片飞散方向。基于爆轰波在波形控制器界面发生反射的规律以及Shapiro公式设计了波形控制器形状，使用LS-DYNA有限元软件和ALE算法对破片的飞散过程进行数值计算，结合战斗部原理样机静爆试验，验证了使用波形控制器改善破片飞散特性方法的合理性。对比了有无波形控制器时破片飞散过程的差异，对无波形控制器以及波形控制器材料分别为尼龙、聚氨酯和PTFE时杀伤战斗部的破片飞散速度和破片飞散角规律进行了分析总结。结果表明：波形控制器可以减小战斗部中心和两端位置的破片飞散速度大小差异，使中心到两端位置的破片飞散方向角变化均匀，破片在轴向分布更加均匀；不同材料的波形控制器对破片飞散特性影响不同，波形控制器的使用减小了破片飞散角，增大了破片分布密度，改善了破片飞散一致性。破片飞散角数值计算值与试验计算值误差在6.53%之内，与无波形控制器的杀伤战斗部原理样机相比，含波形控制器且材料为尼龙、聚氨酯和PTFE的战斗部原理样机破片飞散角分别减小40.00%、 44.00%和46.67%。

关键词：杀伤战斗部波形控制器 shapiro公式破片飞散特性破片飞散速度破片飞散角

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内衬对杀伤战斗部破片飞散特性影响研究

兵器装备工程学报 2022年第8期43卷 117-124页

作者：刘伟梁争峰李鑫屈可朋西安近代化学研究所西安710006

为提高杀伤战斗部破片轴向杀伤威力,基于Shapiro公式,改进杀伤战斗部内衬曲线,设计了破片飞散角为5°和9°杀伤战斗部。使用LS-DYNA有限元软件和ALE算法,对破片飞散过程进行了数值仿真计算,进行了战斗部原理样机静爆试验,证实了内衬曲... 详细信息

为提高杀伤战斗部破片轴向杀伤威力,基于Shapiro公式,改进杀伤战斗部内衬曲线,设计了破片飞散角为5°和9°杀伤战斗部。使用LS-DYNA有限元软件和ALE算法,对破片飞散过程进行了数值仿真计算,进行了战斗部原理样机静爆试验,证实了内衬曲线的合理性,分析了内衬曲线形状及厚度对破片飞散特性的影响。结果表明:飞散角试验值及仿真计算值与理论设计值误差在8%之内;破片飞散角设计值越小,内衬曲线曲率越大,破片初始飞散速度越小;适当增加内衬厚度,破片初始飞散速度增大,破片飞散角减小。

关键词：内衬杀伤战斗部 Shapiro公式破片飞散特性破片飞散角破片飞散速度