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基于多层间隔靶试验的含能复合射流毁伤行为研究

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兵工学报 2024年

作者：王在成彭芋程姜春兰胡榕北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室

为探究含能复合罩聚能装药对目标的毁伤增强效应及作用机制，开展了含能复合罩聚能装药作用多层间隔靶侵爆联合毁伤行为研究。采用试验、数值模拟和理论分析相结合的方法，对含能复合射流侵彻多层间隔靶的毁伤行为及作用机理进行探究。... 详细信息

为探究含能复合罩聚能装药对目标的毁伤增强效应及作用机制，开展了含能复合罩聚能装药作用多层间隔靶侵爆联合毁伤行为研究。采用试验、数值模拟和理论分析相结合的方法，对含能复合射流侵彻多层间隔靶的毁伤行为及作用机理进行探究。试验结果表明：含能复合射流可有效毁伤8 mm 厚钢靶和10 mm厚铝板构成的多层间隔靶，在1.0～1.5 CD炸高范围内，可穿透7～9层靶板，在2.0～2.7 CD侵彻深度范围内，对8 mm钢靶造成花瓣状卷边破坏和大开孔毁伤的程度最大，钢靶的最大破坏区域直径为2.5 CD。仿真和理论计算结果表明：爆轰波压垮作用、药型罩材料及结构和侵彻过程共同决定了含能复合射流的释能特性；不同位置靶板的变形能变化与活性材料激活质量的位置分布基本一致；复合射流头部的金属射流优先作用于靶板侵彻开孔，可避免大量活性材料在侵彻前期的消耗，将大部分活性材料随进到目标内部，充分利用活性材料的反应释能，通过侵-爆联合作用实现目标内毁伤增强效应；通过射流作用条件调控，实现活性材料在目标内毁伤增强的按需控制，达到最佳毁伤效果。

关键词：含能复合射流释能位置毁伤效应多层间隔靶

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升温速率对JEO炸药烤燃响应特性的影响

含能材料 2024年

作者：张烨王新宇徐文雨王在成姜春兰北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室

为研究JEO炸药(3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)/奥克托今(HMX)/添加剂)的烤燃响应特性，设计了炸药烤燃多点测温-测压实验系统，开展了5℃·min-1和2℃·min-12种升温速率下的JEO炸药烤燃实验，获得了点火时间、点火温度、不同位置处炸药... 详细信息

为研究JEO炸药(3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮(NTO)/奥克托今(HMX)/添加剂)的烤燃响应特性，设计了炸药烤燃多点测温-测压实验系统，开展了5℃·min-1和2℃·min-12种升温速率下的JEO炸药烤燃实验，获得了点火时间、点火温度、不同位置处炸药的温度历程和装置内部的压力历程，分析了升温速率对JEO炸药烤燃温度、压力变化和反应剧烈程度的影响。在实验研究的基础上，采用考虑压力对炸药热分解反应影响的炸药烤燃多相流物质输送模型，使用Fluent软件对不同升温速率下JEO炸药的烤燃热分解过程进行了数值模拟研究。研究结果表明，JEO炸药热分解反应在相变前较为缓慢，相变后反应速率加快，炸药温度升高加快、压力呈指数增长，直至点火，JEO炸药的点火温度约为220℃，在本实验的约束条件下响应等级为爆燃，具有良好的热安全性；随着升温速率的降低，JEO炸药的点火时间变长，点火位置由装药边缘移向中心，反应剧烈程度增加；点火前的热分解过程中只有少部分炸药发生了反应，大部分炸药在点火后的燃烧阶段发生反应。

关键词： JEO炸药烤燃实验热响应特性数值模拟

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钨锆钛活性破片对间隔靶的毁伤效应

兵工学报 2023年第12期44卷 3862-3871页

作者：王在成徐祎姜春兰胡榕何政北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究钨锆钛活性破片穿靶后的耦合毁伤机理,开展了钨锆钛活性破片侵彻6 mm Q235钢板和1.5 mm铝板组成的间隔靶的弹道枪实验,观察钢靶穿孔模式、后效铝靶的毁伤模式及活性破片侵彻间隔靶的高速摄像,结合活性破片冲击反应理论、能量守恒... 详细信息

为研究钨锆钛活性破片穿靶后的耦合毁伤机理,开展了钨锆钛活性破片侵彻6 mm Q235钢板和1.5 mm铝板组成的间隔靶的弹道枪实验,观察钢靶穿孔模式、后效铝靶的毁伤模式及活性破片侵彻间隔靶的高速摄像,结合活性破片冲击反应理论、能量守恒原理,计算靶板变形能,分析化学能和动能在耦合毁伤中的贡献占比。研究结果表明:活性破片着靶速度小于800 m/s时,钢靶塞块与破片碎片云在铝靶上造成隆起、侵坑、烧蚀破坏,着靶速度增大到1 187 m/s以上时,铝靶受前层钢靶塞块作用发生冲塞破坏,在碎片云的动能与化学能耦合毁伤作用下出现隆起、裂纹和花瓣翘曲;随着着靶速度的增大,后效靶毁伤面积与活性破片反应程度均呈增大趋势;化学能在耦合毁伤中的贡献度逐渐增大。

关键词：钨锆钛活性破片侵彻毁伤效应间隔靶

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机场跑道内爆炸毁伤效应及工程化函数模型

兵工学报 2023年第4期44卷 929-939页

作者：胡榕姜春兰卢广照王在成毛亮北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 中国兵器科学研究院北京100089

针对反跑道弹药战斗部对机场跑道内爆毁伤效应评估的需求,为系统开展机场跑道在装药内爆载荷作用下的毁伤效应研究与构建工程函数模型,在量纲分析的基础上开展不同装药质量、不同装药埋深下的机场跑道内爆毁伤实验和数值仿真,探究装药... 详细信息

针对反跑道弹药战斗部对机场跑道内爆毁伤效应评估的需求,为系统开展机场跑道在装药内爆载荷作用下的毁伤效应研究与构建工程函数模型,在量纲分析的基础上开展不同装药质量、不同装药埋深下的机场跑道内爆毁伤实验和数值仿真,探究装药量和装药埋深对机场跑道毁伤形态以及毁伤场参数的影响规律。研究结果表明:装药量一定时,有效毁伤半径Red随装药埋深的增加呈先增大、后减小的趋势;装药埋深一定时,毁伤效应参量随装药量的增加而增大;装药量和装药埋深的最适匹配可达到理想的毁伤效果。基于实验与数值仿真研究获得的弹坑形态和裂纹特征与跑道内爆炸作用机理分析,提出将毁伤模式和毁伤场特征参量相结合的评估方法来有效表征多层混凝土介质内爆毁伤效应,采用敞坑、隆起和隐坑3种毁伤模式来描述跑道的破坏形态,采用特征参量弹坑半径Rc、有效毁伤半径Red、最大爆腔半径Ric,以及弹坑深度H定量描述跑道内爆毁伤场区域;结合大量仿真和实验数据拟合得到机场跑道内爆毁伤模式和毁伤场特征参量的工程化函数模型,可对机场跑道内爆毁伤效应进行快速预测。

关键词：机场跑道内爆炸毁伤效应毁伤模式工程化函数模型

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药型罩参数对多功能战斗部威力性能影响研究

兵器装备工程学报 2022年第12期43卷 125-131,176页

作者：石家政王在成毛亮姜春兰胡榕北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究药型罩球缺角对多功能战斗部威力性能的影响,基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对多功能战斗部作用过程进行数值模拟。研究结果表明:随着药型罩球缺角从120°增加到160°,聚能侵彻体尾部直径减小11.4%,长度增加37.8%,头部速度增加7... 详细信息

为研究药型罩球缺角对多功能战斗部威力性能的影响,基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对多功能战斗部作用过程进行数值模拟。研究结果表明:随着药型罩球缺角从120°增加到160°,聚能侵彻体尾部直径减小11.4%,长度增加37.8%,头部速度增加7.8%,尾部速度减小17%;针对混凝土/土壤靶板侵彻深度增加27%,开孔孔径随药型罩球缺角增加而减小;预制破片最高初速降低3.8%,破片飞散角减小了6.9%。

关键词：聚能侵彻体预制破片药型罩多功能战斗部破片飞散角

细晶富铝Al/Fe复合材料动态力学性能及本构关系

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稀有金属材料与工程 2015年第5期44卷 1124-1128页

作者：李强姜春兰王在成北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室中国人民解放军96531部队

利用分离式霍普金森杆对通过热压烧结法制备得到的细晶富铝Al/Fe复合材料进行了动态力学性能测试,得到了应变率为100~2300 s-1范围内材料的应力-应变曲线,并与准静态条件下（0.01 s-1）的力学性能作了对比。结果表明：随着应变率增加,... 详细信息

利用分离式霍普金森杆对通过热压烧结法制备得到的细晶富铝Al/Fe复合材料进行了动态力学性能测试,得到了应变率为100~2300 s-1范围内材料的应力-应变曲线,并与准静态条件下（0.01 s-1）的力学性能作了对比。结果表明：随着应变率增加,材料强度提高,塑性下降,应变率为2300 s-1时的屈服强度与弹性模量分别为准静态时的7.8和2.3倍。对材料断口形貌进行了分析,断裂方式由脆性解理断裂、沿晶断裂和韧窝断裂共同组成。根据试验所得数据,构建了改进型一维弹脆性损伤本构模型,得到了试样断裂失效前的动态本构方程及式中参数的率相关特性。改进后的本构模型与实验数据吻合良好。

关键词：分离式霍普金森杆动态力学性能本构关系富铝Al/Fe复合材料

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基于时延估计的阵列信号辅助分析系统设计

北京理工大学学报 2014年第1期34卷 56-59页

作者：李明袁孜姜春兰王在成北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北方科技信息研究所北京100089

为研究一种信号时延辅助分析系统,用于阵列信号的时延估计.进行了8通道数据采集系统设计并进行了目标信号采集试验.在选取了虚拟仪器作为辅助分析系统开发工具后,进行了包含信号波形回放、频谱分析、滤波分析、时延估计分析等模块在内... 详细信息

为研究一种信号时延辅助分析系统,用于阵列信号的时延估计.进行了8通道数据采集系统设计并进行了目标信号采集试验.在选取了虚拟仪器作为辅助分析系统开发工具后,进行了包含信号波形回放、频谱分析、滤波分析、时延估计分析等模块在内的辅助分析软件设计.采用该分析系统进行了信号频谱分析、时延估计,并对时延结果进行了分析,研究结果表明该软件对阵列信号的时延估计研究具有很好的辅助作用.

关键词：传感器阵列时延估计虚拟仪器

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网络传感器阵列目标定距定向的影响因素研究

北京理工大学学报 2014年第2期34卷 162-165页

作者：李明曹福宝姜春兰王在成北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

基于声阵列信号时延估计、双曲线目标定位方法,推导了平面任意三元阵目标定向、定距计算公式,并采用该公式对声传感器阵列定位应用中的时延估计误差、阵列孔径大小、阵元布放误差等因素造成的目标定距、定向误差进行了计算和分析研究.... 详细信息

基于声阵列信号时延估计、双曲线目标定位方法,推导了平面任意三元阵目标定向、定距计算公式,并采用该公式对声传感器阵列定位应用中的时延估计误差、阵列孔径大小、阵元布放误差等因素造成的目标定距、定向误差进行了计算和分析研究.计算结果表明:在同样的初始误差条件下,采用大孔径阵列可以显著降低定距及定向误差,且定向精度的需求比较容易满足而定距精度的需求较难满足.

关键词：目标定向声阵列时延估计

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聚能装药战斗部烤燃响应的数值模拟研究

兵器装备工程学报 2022年第7期43卷 121-127页

作者：方远德姜春兰毛亮王在成王新宇卢士伟北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 晋西集团山西江阳化工有限公司军品研究所太原030041

为获得聚能装药战斗部在外部热刺激下的响应参数,对装填JB-9014炸药的聚能装药战斗部烤燃过程进行了研究。采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对战斗部在不同升温速率和不同药型罩锥角下的烤燃过程进行了数值模拟,得到了战斗部内部温度场... 详细信息

为获得聚能装药战斗部在外部热刺激下的响应参数,对装填JB-9014炸药的聚能装药战斗部烤燃过程进行了研究。采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对战斗部在不同升温速率和不同药型罩锥角下的烤燃过程进行了数值模拟,得到了战斗部内部温度场随升温速率及药型罩锥角变化的影响规律。结果表明,战斗部的烤燃过程可分为3个阶段:温度梯度增大阶段、整体升温阶段和最终点火阶段。随着升温速率由0.3 K/min增加至30 K/min,聚能装药战斗部烤燃的点火时间由775.1 min缩短至9.4 min,点火温度逐渐由530 K增加至580 K,点火位置由药柱中心向边缘移动。药型罩锥角的变化对温度场和点火位置有明显影响,对点火时间影响较小。研究结果可为聚能装药战斗部的热安全性设计提供参考。

关键词：烤燃聚能装药战斗部 LS-DYNA 升温速率战斗部结构