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线性聚焦式杀伤战斗部设计及破片飞散特性

北京理工大学学报 2022年第12期42卷 1219-1228页

作者：葛超王晋郑元枫王海福余庆波北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为进一步提升杀伤战斗部破片聚焦效应,开展了线性聚焦式杀伤战斗部设计及破片飞散特性研究.基于破片线性聚焦原理,研究了破片排布方法.引入装药长度修正系数,建立了等冲量装药曲线理论模型,掌握了线性聚焦式杀伤战斗部破片驱动及速度分... 详细信息

为进一步提升杀伤战斗部破片聚焦效应,开展了线性聚焦式杀伤战斗部设计及破片飞散特性研究.基于破片线性聚焦原理,研究了破片排布方法.引入装药长度修正系数,建立了等冲量装药曲线理论模型,掌握了线性聚焦式杀伤战斗部破片驱动及速度分布特征,揭示了战斗部装药长度及其修正系数对破片平均飞散速度、速度分布幅值、速度分布标准差等飞散特性参数影响规律.结果表明,装药长度一定时,随修正系数增加,破片平均速度增大,速度分布幅值、标准偏差均降低,修正系数一定时,随装药长度增加,破片平均速度、速度分布幅值和标准偏差均增加.研究结果可为聚焦杀伤战斗部设计提供新的技术途径.

关键词：线性聚焦战斗部破片飞散

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爆炸载荷下聚氨酯泡沫材料中冲击波压力特性

爆炸与冲击 1999年第1期19卷 78-83页

作者：王海福冯顺山北京理工大学爆炸灾害预防与控制国家重点实验室

采用间接测压法，对爆炸载荷作用下聚氨酯泡沫材料中的冲击波压力特性进行了研究。结果表明，在装药特性相同的爆炸载荷作用下，聚氨酯泡沫材料中的初始冲击波压力随初始孔隙度增大而显著下降；冲击波传播衰减效应受初始孔隙度影响同样... 详细信息

采用间接测压法，对爆炸载荷作用下聚氨酯泡沫材料中的冲击波压力特性进行了研究。结果表明，在装药特性相同的爆炸载荷作用下，聚氨酯泡沫材料中的初始冲击波压力随初始孔隙度增大而显著下降；冲击波传播衰减效应受初始孔隙度影响同样显著，但不呈单一加快或减慢趋势；当初始孔隙度在０．２５左右时，聚氨酯泡沫材料对爆炸载荷具有较强的抗冲击减压效能。

关键词：泡沫材料冲击波衰减爆炸载荷载氨酯

Analysis of the Elastic-Plastic Dynamic Finite Element on a Jointed Rock Mass

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Journal of Beijing Institute of Technology 1999年第2期8卷 27-32页

作者：郭文章冯顺山王海福北京理工大学机电工程系

Aim To study the elastic plastic dynamical constitutive relations about a jointed rock mass under explosion load and its computer simulation. Methods\ Stress history is taken into account and stresses will follow changes in time during a period of explosion load. According to the principle of static force balance, the corresponding nodal concentrated force is calculated and the nodal displacement is counted. The elastic plastic dynamic finite element equations are thus obtained. Results\ A finite element method is given for a jointed rock mass under explosion load. Conclusion\ The problem of large plastic deformation for jointed rock mass on blasting was efficiently resolved through dynamic finite element analysis and the range of damages by blasting simulated, and this pushes forward the problem to engineering practice.

关键词： jointed rock mass dynamic finite element numerical simulation

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活性射流作用复合混凝土结构动态毁伤特性

兵工学报 2024年第S01期45卷 135-146页

作者：苏成海王中马红兵郑元枫王海福中国船舶集团有限公司第705研究所陕西西安710077 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为研究复合混凝土结构在活性射流侵彻与爆炸联合作用下动态毁伤行为,采用全尺寸毁伤实验和动能-化学能分段数值模拟相结合的方法,获取活性射流作用不同面层厚度复合混凝土结构动态毁伤特性。实验结果表明:在PTFE/Al活性射流侵彻-爆炸联... 详细信息

为研究复合混凝土结构在活性射流侵彻与爆炸联合作用下动态毁伤行为,采用全尺寸毁伤实验和动能-化学能分段数值模拟相结合的方法,获取活性射流作用不同面层厚度复合混凝土结构动态毁伤特性。实验结果表明:在PTFE/Al活性射流侵彻-爆炸联合作用下,混凝土层出现中心侵孔、崩落、隆起、径向/环向裂纹等多种毁伤模式,随混凝土层增厚,崩落面积增大,但隆起高度与径向裂纹数量减少。基于有限元分析软件,引入改进RHT混凝土模型,结合活性射流反应特性,采用FEM-SPH算法对动能侵彻-爆炸增强毁伤行为进行分段数值模拟,结合实验和数值模拟结果,给出活性射流有效质量空间分布特性,确定动能侵彻和爆炸增强毁伤增益关系,研究表明,活性射流爆炸增强毁伤可在动能侵彻毁伤基础上,分别对侵孔直径和破坏区直径增大116%和59.7%,大幅提升对复合混凝土结构破坏效果。

关键词：复合混凝土结构活性射流侵彻行为爆炸增强毁伤效应

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轻质高熵合金聚能射流毁伤混凝土靶行为研究

兵工学报 2024年第S01期45卷 60-69页

作者：刘承哲王海福张甲浩郑元枫北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室北京100081

近来轻质高熵合金材料凭借其优异的力学性能及对爆轰驱动作用的适应性,在聚能战斗部上的应用范围愈加广泛,有望为聚能装药轻质化提供助力。基于CoCrFeNiTi五元轻质高熵合金材料动态力学性能实验,获得材料的Johnson-Cook热黏塑性动态本... 详细信息

近来轻质高熵合金材料凭借其优异的力学性能及对爆轰驱动作用的适应性,在聚能战斗部上的应用范围愈加广泛,有望为聚能装药轻质化提供助力。基于CoCrFeNiTi五元轻质高熵合金材料动态力学性能实验,获得材料的Johnson-Cook热黏塑性动态本构方程,藉此设计一种多层带隔板装药结构。通过数值模拟与静态威力试验相结合的方法,验证该材料用做聚能药型罩的可行性,获得药型罩厚度对其成型射流的影响规律。研究结果表明:药型罩厚度的增大能提升成型射流的头部密实度,有助于提升横向开孔能力;当药型罩厚度为5 mm时,成型射流能够对4层25 mm厚C40混凝土靶实现完全贯穿,靶板大面积崩落的毁伤作用,并在靶内部形成直径约为75 mm的侵彻通道。

关键词：轻质高熵合金聚能装药混凝土靶侵彻

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活性破片撞击油箱毁伤行为与机理

兵工学报 2022年第7期43卷 1565-1577页

作者：谢剑文李沛豫王海福郑元枫北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为分析活性破片动能与化学能耦合作用下的引燃毁伤行为,开展活性破片作用油箱毁伤效应研究。采用实验与理论分析相结合的方法,对活性破片作用于不同注油量油箱典型毁伤模式及毁伤机理进行探究。实验结果表明:活性破片作用于非满油油箱时... 详细信息

为分析活性破片动能与化学能耦合作用下的引燃毁伤行为,开展活性破片作用油箱毁伤效应研究。采用实验与理论分析相结合的方法,对活性破片作用于不同注油量油箱典型毁伤模式及毁伤机理进行探究。实验结果表明:活性破片作用于非满油油箱时,806~1331 m/s速度下活性破片均引发油箱内油气层闪燃,但液体燃油均未发生持续燃烧;活性破片作用于满油油箱时,若撞击速度从855 m/s增加至1225 m/s,则典型毁伤模式依次为油箱穿孔、焊缝开裂、泄漏燃烧和解体燃烧。基于实验结果与活性材料冲击响应特性,揭示了活性破片作用油箱毁伤机理;结合活性材料能量释放特性,建立了满油油箱结构失效分析模型,模型结果与实验结果吻合较好。

关键词：油箱活性破片毁伤效应活性材料水锤效应

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在轨航天器空间几何遮挡算法

科技导报 2009年第16期27卷 36-39页

作者：余庆波王海福王辉北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室中国兵器科学院

航天器空间几何遮挡算法是空间碎片风险评估的关键环节,遮挡算法的正确性对评估精度影响显著。针对空间碎片碰撞风险评估中航天器几何遮挡问题,基于计算机图形学Roberts算法和Z缓冲器算法,建立了一种算法简单、精度高、通用性强的几何... 详细信息

航天器空间几何遮挡算法是空间碎片风险评估的关键环节,遮挡算法的正确性对评估精度影响显著。针对空间碎片碰撞风险评估中航天器几何遮挡问题,基于计算机图形学Roberts算法和Z缓冲器算法,建立了一种算法简单、精度高、通用性强的几何遮挡处理方法及算法实现。针对航天器结构比较复杂的特点,提出了先对航天器实现舱段分解,在消除被遮挡面后,再进行合并的遮挡处理原则,并建立了航天器结构空间几何遮挡理论模型及算法流程。采用该算法对IADC规定的简单航天器标准工况进行了遮挡处理分析,得出了遮挡处理后不同方向下航天器的暴露面积。结果表明,不同方向下的航天器暴露面积是不同的,遮挡处理后IADC规定的简单航天器最小暴露面积仅为原来的38.91%,最大也只有原来的55.27%。可见,在不同运行姿态下,航天器暴露面积差别很大,改变航天器飞行路线及运行姿态可有效减少空间碎片的碰撞风险。

关键词：空间碎片航天器遮挡算法暴露面积

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线性聚焦式杀伤战斗部破片飞散特性及规律

兵工学报 2024年第S01期45卷 161-173页

作者：王晋刘一泽张鸿宇闫月光王海福葛超北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室北京100081

线性聚焦式杀伤战斗部通过装药母线设计和破片排布设计,使破片等速线性飞散聚焦,可对目标造成结构性切割毁伤。为研究线性聚焦式杀伤战斗部结构参数对破片飞散聚焦行为的影响规律,采用流固耦合算法开展线性聚焦战斗部破片聚焦过程数值... 详细信息

线性聚焦式杀伤战斗部通过装药母线设计和破片排布设计,使破片等速线性飞散聚焦,可对目标造成结构性切割毁伤。为研究线性聚焦式杀伤战斗部结构参数对破片飞散聚焦行为的影响规律,采用流固耦合算法开展线性聚焦战斗部破片聚焦过程数值模拟。数值模拟结果揭示线性聚焦式杀伤战斗部破片线性聚焦机理,典型线性聚焦过程包括破片驱动阶段、破片聚焦阶段、聚焦完成阶段和破片发散阶段。通过数值模拟获得战斗部尺寸、破片排布、破片质量以及交汇速度对破片飞散特性和穿孔分布的影响规律。研究结果表明:随装药长度从0.3 m增加至0.5 m,破片速度标准差从125 m/s增加至147 m/s,聚焦完成时间分别为490μs、585μs和590μs,穿孔分布宽度从135 mm增加至234 mm;随破片排布从15列增加至18列,破片速度标准差从117 m/s增加至125 m/s,聚焦完成时间分别为470μs和490μs,穿孔分布宽度分别为235 mm和135 mm;随破片质量从4.08 g增加至9.21 g,破片速度标准差从137 m/s降低至125 m/s,聚焦完成时间分别为380μs和490μs,穿孔分布宽度分别为156 mm和135 mm;随交汇速度从0 m/s增加至1 000 m/s,聚焦完成时间分别为490μs、480μs和469μs,穿孔分布宽度从135 mm增加至138 mm,破片密度从640枚/m^(2)降低至630枚/m^(2),降幅约2%。研究结果能为聚焦战斗部设计提供支撑。

关键词：线性聚焦战斗部战斗部结构参数飞散聚焦行为破片飞散特性

活性PELE侵彻钢筋混凝土毁伤效应仿真研究

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兵工学报 2024年第S01期45卷 89-96页

作者：郭萌萌王海福张甲浩周晟余庆波北京理工大学爆炸科学与安全防护国家重点实验室北京100081

为研究活性横向效应增强弹(Penetrator with Enhanced Lateral Effect, PELE)对钢筋混凝土靶的冲击爆燃毁伤效应,采用有限元分析软件对活性PELE毁伤钢筋混凝土靶作用行为进行数值仿真研究。基于点火增长模型,建立可描述活性芯体冲击反... 详细信息

为研究活性横向效应增强弹(Penetrator with Enhanced Lateral Effect, PELE)对钢筋混凝土靶的冲击爆燃毁伤效应,采用有限元分析软件对活性PELE毁伤钢筋混凝土靶作用行为进行数值仿真研究。基于点火增长模型,建立可描述活性芯体冲击反应过程的数值仿真模型,并根据弹道驱动试验结果对数值仿真模型进行有效性校验,计算结果与试验结果吻合较好。在此基础上开展不同冲击速度和壳体厚度条件下活性PELE对钢筋混凝土靶的毁伤特性研究。研究结果表明,随着冲击速度的提高和壳体厚度的增加,混凝土靶通孔尺寸呈先增大后减小的趋势,而对于崩落尺寸,弹丸的冲击速度则是主要影响因素。

关键词：横向效应增强弹点火增长活性毁伤材料冲击反应