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非对称中空环形聚能装药成型与侵彻特性影响因素分析

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爆炸与冲击 2024年

作者：李召婷王树有孙圣杰蒋建伟门建兵北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京理工大学唐山研究院

中空环形聚能装药常用作串联战斗部前级，在装甲目标上进行大直径开孔时具有突出优势，然而该结构形成的中心侵彻体会对后级结构进行破坏，限制了串联战斗部的作用效果。因此，采用内铝外钢的非对称壳体组合，减弱中心侵彻体对后级结构... 详细信息

中空环形聚能装药常用作串联战斗部前级，在装甲目标上进行大直径开孔时具有突出优势，然而该结构形成的中心侵彻体会对后级结构进行破坏，限制了串联战斗部的作用效果。因此，采用内铝外钢的非对称壳体组合，减弱中心侵彻体对后级结构的破坏作用。通过改变环锥罩的偏心距离和壁厚，调整装药和药型罩的质量分布，形成准直环形射流，并研究炸高对环形射流侵彻威力的影响规律。数值模拟结果表明：内壳为铝合金时的中心孔平均侵彻深度较内壳为钢时的平均侵彻深度低36.13%；非偏心环锥罩形成的射流存在径向偏移，侵彻能力较弱。当环锥罩顶向外侧偏移0.05d（d为环形装药厚度）时，射流准直性较好，此情况下的环形射流侵彻深度较大；随着药型罩壁厚增加，射流头部速度不断减小，当壁厚为0.045d时，偏心环锥罩形成的环形射流侵彻能力较强；环形射流侵彻深度对炸高较为敏感，在炸高为1.12d时，环形射流侵彻深度较大。针对非偏心环锥罩和偏心环锥罩两种药型罩结构开展了静破甲试验，环形射流侵彻深度和扩孔直径的试验结果与数值模拟结果误差在12%以下，验证了数值模拟模型的可靠性。

关键词：环形聚能装药偏心药型罩射流成型射流侵彻数值模拟

Ta-Hf-Nb-Zr体系高熵合金的J-C模型及应用试验

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爆炸与冲击 2024年

作者：李海峰门建兵金文刘旭东北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室北京理工大学唐山研究院北京理工大学材料学院

针对包含高密度、高热值元素的高熵合金材料在聚能战斗部药型罩上的应用问题，选取Ta-Hf-Nb-Zr体系高熵合金为研究对象，采用INSTRON材料试验机、分离式霍普金森压杆试验平台，探寻该高熵合金应变率在10-3～103s-1区间、温度在室温25～... 详细信息

针对包含高密度、高热值元素的高熵合金材料在聚能战斗部药型罩上的应用问题，选取Ta-Hf-Nb-Zr体系高熵合金为研究对象，采用INSTRON材料试验机、分离式霍普金森压杆试验平台，探寻该高熵合金应变率在10-3～103s-1区间、温度在室温25～900℃区间以及应力三轴度在0.33～0.89条件下的力学响应规律，基于静动态力学性能试验结果，获取该合金Johnson-Cook（J-C）本构方程参数A、B、n、C、m及损伤失效模型参数D1～D5，并建立爆炸加载下高熵合金爆炸成型弹丸（Explosively Formed Projectile ，EFP）成型仿真模型。开展EFP成型脉冲X光验证试验，结果显示117μs时刻高熵合金EFP成型较为完整，EFP长度为51.1mm、直径为12.27mm，187μs EFP尾部产生三处断裂，头部长度为24.3mm，直径为12.27mm，EFP速度为2496.3m·s-1。仿真与试验同时刻EFP长度、直径以及速度误差均小于8.2%，断裂形态与试验结果基本一致，应用J-C模型可有效预测了爆炸加载条件下高熵合金EFP的成型状态。

关键词：高熵合金 Johnson-Cook模型爆炸成型弹丸脉冲X光

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某冻土区矿山冰冻尾砂充填研究

金属矿山 2023年第12期 23-27页

作者：门建兵中国瑞林工程技术股份有限公司江西南昌330031

本研究旨在探讨冰冻尾砂充填技术在某冻土区矿山中应用的合理性。从冻结充填体的力学强度和冻结时间两个方面开展研究,主要对不同温度下的冻结充填体进行了单轴抗压强度测试,并通过热传递数值模拟分析了不同尺寸充填区对冻结时间的影响... 详细信息

本研究旨在探讨冰冻尾砂充填技术在某冻土区矿山中应用的合理性。从冻结充填体的力学强度和冻结时间两个方面开展研究,主要对不同温度下的冻结充填体进行了单轴抗压强度测试,并通过热传递数值模拟分析了不同尺寸充填区对冻结时间的影响。研究结果表明,冻结温度与冻结充填体的抗压强度呈现线性关系;此外,通过拟合公式预测了不同矿段中冻结充填体的强度,并验证了该充填技术能够满足矿山充填要求;最后,基于模拟结果,总结得出了关于充填区体积和充填料浆冻结时间之间关系的经验公式,为未来矿山冰冻尾砂充填技术的应用提供了有益的参考。

关键词：冻土区矿山冰冻尾砂充填单轴抗压强度数值模拟

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爆炸成型弹丸药型罩用高密度合金选取准则

兵工学报 2022年第9期43卷 2330-2338页

作者：付恒蒋建伟王树有门建兵李梅北京理工大学爆炸科学与技术国家重点试验室北京100081

为解决高密度合金在爆炸成型弹丸(EFP)应用中的破碎失效问题,以典型钨镍系合金为研究对象,对不同钨含量的平板飞片试样开展了爆炸加载试验。基于对受试材料成形性能及失效机理的分析结果,结合传统药型罩材料的共同特性,提出了EFP高密度... 详细信息

为解决高密度合金在爆炸成型弹丸(EFP)应用中的破碎失效问题,以典型钨镍系合金为研究对象,对不同钨含量的平板飞片试样开展了爆炸加载试验。基于对受试材料成形性能及失效机理的分析结果,结合传统药型罩材料的共同特性,提出了EFP高密度合金罩材的选取准则,应用该准则进行了罩材选取,并通过爆炸加载成型及侵彻试验进行了验证。研究结果表明:钨镍合金难以形成完整侵彻体的原因在于,钨颗粒作为第二相粒子分布于基体中,使得大变形状态下在相界处因位错塞积而产生的应力集中无法避免,从而导致微裂纹形成并扩展以致材料发生断裂;高密度合金作为EFP药型罩材料,应具备完全固溶体的单相组织,若溶剂金属为非面心立方结构,则须具备低于服役环境温度的韧脆转变温度;依据上述准则选取的单相固溶体合金,其平板飞片与等壁厚球缺罩均能够形成完整侵彻体,试验结果与预期结果相符合。研究结果可以为EFP药型罩用高密度合金的设计、选取和应用提供参考依据。

关键词：毁伤与弹药工程爆炸成型弹丸药型罩材料高密度合金选取准则

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钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标临界跳飞角计算模型

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兵工学报 2022年第8期43卷 1808-1815页

作者：金文门建兵蒋建伟彭嘉诚李梅北京理工大学爆炸技术国家重点实验室北京100081

针对钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标的跳飞问题,通过简化目标和分析变量构造弹目交汇物理模型,采用LS-DYNA3D显式动力学软件建立有限元仿真模型并进行校验,开展长杆弹以着速1000~2200 m/s、命中偏移角0°~40°多工况撞击厚壁柱形目标的... 详细信息

针对钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标的跳飞问题,通过简化目标和分析变量构造弹目交汇物理模型,采用LS-DYNA3D显式动力学软件建立有限元仿真模型并进行校验,开展长杆弹以着速1000~2200 m/s、命中偏移角0°~40°多工况撞击厚壁柱形目标的仿真计算,得到不同着靶条件下长杆弹的临界跳飞角β_(c)。通过对着速v、命中偏移角γ对临界跳飞角β_(c)的影响进行量化分析,经数据拟合获取修正因子,建立基于Rosenberg临界跳飞角β_(c)的修正计算模型。与数值模拟结果对比结果表明,该模型对确定钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标跳飞边界具有较好的适用性。

关键词：钨合金长杆弹计算模型厚壁柱形目标临界跳飞角

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增强后效复合药型罩结构的数值模拟

高压物理学报 2022年第1期36卷 192-199页

作者：李金霖蒋建伟门建兵王树有李梅北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

针对增强聚能射流的破甲后效问题,设计了等壁平顶锥形铜铝双层复合药型罩装药结构,采用冲击波物理显示欧拉动力学软件SPEED开展复合射流成型及对钢-铝间隔靶侵彻过程的数值模拟,分析内外双层药型罩高度比ε、药型罩锥角α等参数对复合... 详细信息

针对增强聚能射流的破甲后效问题,设计了等壁平顶锥形铜铝双层复合药型罩装药结构,采用冲击波物理显示欧拉动力学软件SPEED开展复合射流成型及对钢-铝间隔靶侵彻过程的数值模拟,分析内外双层药型罩高度比ε、药型罩锥角α等参数对复合射流成型和间隔靶侵彻性能的影响规律。研究结果表明:复合射流的头部速度随ε增大呈先减小后增加的趋势,在ε约为1/2时,可形成具有相近速度的铜铝同轴复合射流微元,利于铝射流微元与目标相互作用实现后效增强毁伤;且当α在50°~60°范围内时,复合射流中段为集中的铝射流微元,更利于侵彻后的爆炸或爆燃反应。对优化参数的复合药型罩结构数值模拟结果与文献公布的实验结果吻合较好。研究结果对增强后效聚能装药设计具有参考价值。

关键词：聚能装药增强后效射流数值模拟药型罩

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结构参数对EFP成型影响的数值模拟

北京理工大学学报 2004年第11期24卷 939-941,965页

作者：蒋建伟杨军门建兵罗健北京理工大学爆炸与安全科学国家重点实验室北京100081

应用AUTODYN-2D软件对带有铝外壳的爆炸成型弹丸(EFP)形成过程进行数值模拟。研究了壳体厚度、药型罩曲率等因素对EFP成形的影响规律,得出形成理想EFP外形的各结构参数之间的关系。并对比分析了铝壳和钢壳形成理想EFP的条件差异。研究... 详细信息

应用AUTODYN-2D软件对带有铝外壳的爆炸成型弹丸(EFP)形成过程进行数值模拟。研究了壳体厚度、药型罩曲率等因素对EFP成形的影响规律,得出形成理想EFP外形的各结构参数之间的关系。并对比分析了铝壳和钢壳形成理想EFP的条件差异。研究结果可应用于轻型壳体的EFP战斗部结构设计。

关键词：爆炸成型弹丸数值模拟战斗部

考虑环境温、湿度的球形装药爆炸冲击波参数计算模型

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爆炸与冲击 2018年第4期38卷 735-742页

作者：聂源蒋建伟门建兵北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为获得实际温、湿度环境中冲击波参数计算模型,计算了考虑温、湿度的理想气体状态方程参数,利用SPEED软件,针对典型状态空气中球形装药爆炸过程进行数值模拟,得到了温、湿度对爆炸冲击波参数的影响规律。结果表明,温度和相对湿度对冲击... 详细信息

为获得实际温、湿度环境中冲击波参数计算模型,计算了考虑温、湿度的理想气体状态方程参数,利用SPEED软件,针对典型状态空气中球形装药爆炸过程进行数值模拟,得到了温、湿度对爆炸冲击波参数的影响规律。结果表明,温度和相对湿度对冲击波超压的影响较小,而正压作用时间和冲量随温度和相对湿度的升高均呈线性递减关系,在高温高湿和寒冷干燥条件下,冲击波正压作用时间和冲量相差分别达21.8%和18.4%。以经典工程计算模型为基础,通过引入含有温度、湿度和对比距离的修正因子,建立了考虑环境温、湿度的球形装药爆炸冲击波参数的计算模型。采用该模型计算得到的不同药量球形TNT爆炸冲击波参数与数值仿真结果吻合较好,可对装药在实际环境中威力评估提供参考。

关键词：温度相对湿度冲击波参数计算模型

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高速长杆弹对混凝土靶侵彻规律的仿真分析

高压物理学报 2010年第5期24卷 377-382页

作者：练兵蒋建伟门建兵王树有北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 空军驻襄樊地区军事代表室湖北襄樊441003

应用AUTODYN-2D有限差分程序,对着速在0.6~2 km/s范围之间,不同材料、不同质量和不同长径比的长杆弹侵彻混凝土靶进行了仿真计算。分析了着速对侵彻深度和混凝土靶穿孔直径的影响。结果表明：混凝土靶穿孔直径随着速的增加而增大,但侵... 详细信息

应用AUTODYN-2D有限差分程序,对着速在0.6~2 km/s范围之间,不同材料、不同质量和不同长径比的长杆弹侵彻混凝土靶进行了仿真计算。分析了着速对侵彻深度和混凝土靶穿孔直径的影响。结果表明：混凝土靶穿孔直径随着速的增加而增大,但侵彻深度存在拐点。进一步研究了长杆弹材料、质量和长径比对侵彻深度拐点效应的影响,长杆弹材料对侵彻深度拐点的影响较大,长杆弹的质量和长径比对拐点的影响较小。

关键词：长杆弹侵彻混凝土仿真