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聚能射流侵彻径向扩孔的可压缩模型

爆炸与冲击 2022年第7期42卷 95-103页

作者：李干陈小伟北京理工大学机电学院北京100081 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081

聚能射流侵彻厚靶时,对靶材同时进行轴向和径向挤压进而发生轴向侵彻和径向扩孔。本文中基于聚能射流侵彻可压缩模型并结合Szendrei-Held扩孔方程,推导给出考虑弹/靶材料可压缩性的聚能射流扩孔方程。为简化完整可压缩模型繁琐的计算过... 详细信息

聚能射流侵彻厚靶时,对靶材同时进行轴向和径向挤压进而发生轴向侵彻和径向扩孔。本文中基于聚能射流侵彻可压缩模型并结合Szendrei-Held扩孔方程,推导给出考虑弹/靶材料可压缩性的聚能射流扩孔方程。为简化完整可压缩模型繁琐的计算过程,又基于Murnaghan状态方程给出可压缩模型的近似解。与水中聚能射流扩孔的实验研究对比分析,表明该模型预测优于Szendrei-Held扩孔方程。模型分析表明,射流半径、驻点压力、靶材强度、驻点处靶材密度以及聚能射流速度是影响聚能射流扩孔的主要因素。本文模型可以更准确地预测聚能射流侵彻可压缩性较强的靶材的扩孔情况。相关工作可为含液密闭结构干扰聚能射流侵彻提供理论基础。

关键词：聚能射流径向扩孔可压缩模型厚靶

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聚能射流对舰船舷侧结构的破坏毁伤研究

船舶力学 2020年第8期24卷 1072-1080页

作者：刘念念任少飞宋丹丹刘亮涛哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

本文基于AUTODYN软件的耦合欧拉-拉格朗日算法,模拟聚能装药起爆后形成聚能射流及侵彻舰船舷侧防护结构的过程。首先将聚能射流侵彻靶板的数值模拟结果和试验结果进行比较,以验证数值方法的有效性。在此基础上对聚能射流的形成及其对舷... 详细信息

本文基于AUTODYN软件的耦合欧拉-拉格朗日算法,模拟聚能装药起爆后形成聚能射流及侵彻舰船舷侧防护结构的过程。首先将聚能射流侵彻靶板的数值模拟结果和试验结果进行比较,以验证数值方法的有效性。在此基础上对聚能射流的形成及其对舷侧结构的毁伤过程进行模拟,并探讨液舱外板厚度及宽度对舷侧结构防护性能的影响。研究表明:聚能射流对舷侧防护结构的毁伤主要表现为舷侧外板的大面积塑性凹陷和内部舱壁的小尺寸破口,且增大液舱宽度会使聚能射流速度得到衰减。研究结果可为聚能射流载荷下舰船舷侧结构的防护设计提供参考。

关键词：聚能射流毁伤舷侧防护

聚能射流穿甲后超高强度钢靶板的损伤特征及其机理

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金属学报 2002年第11期38卷 1210-1214页

作者：尹志新马常祥李守新刘燕林东北大学理学院沈阳110006 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016 五二研究所包头014000

超高强度钢靶板在聚能射流穿甲后损伤特征的研究表明,在穿甲过程中,弹孔周围白层的温度超过了相变点,形成了晶粒尺度在20nm左右的马氏体+残余奥氏体混合组织.绝热剪切带（ASB）中的剪切仅发生在相当窄的层面上,其宽度约为2μm,平均切应... 详细信息

超高强度钢靶板在聚能射流穿甲后损伤特征的研究表明,在穿甲过程中,弹孔周围白层的温度超过了相变点,形成了晶粒尺度在20nm左右的马氏体+残余奥氏体混合组织.绝热剪切带（ASB）中的剪切仅发生在相当窄的层面上,其宽度约为2μm,平均切应变量为110,应变速率≥2.24×106s-1;光学显微镜下显示的剪切带宽度是集中剪切变形区（LSDZ）及其热影响区（HAZ）的总宽度.聚能射流穿甲过程中,靶板材料破坏包含了如下几个相互重叠的过程:与射流接触的靶板周围局部区域材料沿射流方向上的整体协调变形;射流与靶板之间的剪切断裂和弹孔表面部分靶材的熔化;集中在极薄层面卜高度局域化的剪切变形;应力波在靶表面反射造成的正向开裂.

关键词：损伤聚能射流穿甲超高强度钢靶板绝热剪切带

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聚能射流侵彻有限厚钢靶后效参数的特性

含能材料 2024年第9期32卷 899-910页

作者：方一舟张先锋熊玮刘闯谈梦婷南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为研究聚能射流对有限厚钢靶的侵彻后效参数特性,开展了小口径聚能装药射流成型及侵彻带有靶后效应物的有限厚靶板实验,利用ANSYS/LS⁃DYNA有限元软件进行了聚能射流侵彻有限厚靶板作用过程数值模拟计算,分析了靶板厚度、炸高及靶后效应... 详细信息

为研究聚能射流对有限厚钢靶的侵彻后效参数特性,开展了小口径聚能装药射流成型及侵彻带有靶后效应物的有限厚靶板实验,利用ANSYS/LS⁃DYNA有限元软件进行了聚能射流侵彻有限厚靶板作用过程数值模拟计算,分析了靶板厚度、炸高及靶后效应物密度对聚能射流侵彻后效参数的影响,包括剩余射流头部直径d、头部速度v及后效引爆炸药能力参数v^(2)d。研究结果表明:随着靶厚的增加,后效引爆威力v^(2)d呈现线性衰减趋势,厚度每增加20 mm约损失初始引爆威力参数的16%;在聚能射流保持连续的炸高范围内,随着炸高的增加,后效引爆威力参数v^(2)d呈现先增大后减小的趋势,其驻点出现于炸高为8倍聚能装药口径处;在常见的炸药密度范围内,随着靶后效应物密度ρ的增大,引爆威力参数v^(2)d衰减速率呈现先减小后增大的趋势;在相同时刻下,v^(2)d⁃ρ曲线存在一个驻点,v^(2)d最大值分布于ρ=1.6~1.8 g·cm^(-3),且驻点位置随侵彻时间增大而右移。

关键词：聚能射流有限厚靶板冲击引爆靶后引爆威力靶后效应物

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聚能射流对固体火箭发动机的冲击起爆

爆炸与冲击 2020年第8期40卷 10-19页

作者：庞嵩林陈雄许进升王永平南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 中国航天科工集团公司第六研究院41所内蒙古呼和浩特010010

为研究聚能金属射流对固体火箭发动机的冲击响应,开展了聚能装药空射实验及某尺寸发动机在无防护情况下的射流冲击实验,使用高速摄影仪记录了爆炸响应过程,并测量了不同距离及方向的空气超压和破片速度。利用AUTODYN有限元计算软件对实... 详细信息

为研究聚能金属射流对固体火箭发动机的冲击响应,开展了聚能装药空射实验及某尺寸发动机在无防护情况下的射流冲击实验,使用高速摄影仪记录了爆炸响应过程,并测量了不同距离及方向的空气超压和破片速度。利用AUTODYN有限元计算软件对实验过程进行了数值模拟,通过调整流固耦合的网格大小,避免了耦合泄漏。实验结果表明,火箭发动机受到射流冲击后,会发生剧烈爆炸,推进剂完全反应,破片速度达4700 m/s以上,距离发动机爆炸中心1 m处的空气超压达到19.78 MPa,爆炸中心温度达到3000℃以上,该推进剂爆炸能量略高于常规炸药。模拟结果显示,射流以头部速度7000 m/s的速度冲击发动机壳体后,射流头部的尖端被严重烧蚀,且速度降至约5600 m/s;推进剂在受到射流侵彻1~2 mm后,发生剧烈反应;爆炸冲击波以球形沿圆柱孔装药传播,并通过圆柱形中心孔冲击另一侧推进剂,发生装药的二次冲击起爆,同时伴有回爆现象,在推进剂中心的高斯点出现了3次超压波峰;距离发动机中心1 m处3个高斯点的平均空气压力峰值为18.75 MPa,与实验结果吻合较好。

关键词：冲击起爆聚能射流固体火箭发动机回爆现象

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聚能射流地应力和延时协同作用下岩体损伤

Journal of Central South University 2023年第4期30卷 1359-1372页

作者：孟宁康柏建彪 YOO Chung-sik 陈勇 School of Mines China University of Mining and TechnologyXuzhou 221116China State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining(China University of Mining and Technology) Xuzhou 221116China School Civil Architectural Engineering Landscape Architecture Sungkyunkwan UniversitySuwon 16419Korea

地应力和时序性对聚能射流爆破岩体损伤有显著影响。本文理论分析了地应力爆破下炮孔周围岩体应力分布规律和爆破裂纹发育范围,运用数值模拟研究了各向同性和各向异性压力下岩体破碎区的形状、射流侵蚀长度和裂纹扩展特征,探讨了延时效... 详细信息

地应力和时序性对聚能射流爆破岩体损伤有显著影响。本文理论分析了地应力爆破下炮孔周围岩体应力分布规律和爆破裂纹发育范围,运用数值模拟研究了各向同性和各向异性压力下岩体破碎区的形状、射流侵蚀长度和裂纹扩展特征,探讨了延时效应对裂纹扩展贯通的影响。结果表明,聚能射流爆破实现了裂纹定向扩展,提高了裂纹扩展长度。在各向同性压力下,破碎区呈圆形,破碎区半径、射流侵蚀长度和裂纹长度随着地应力的增加而减小。在各向异性的压力下,破碎区呈椭圆形;水平和垂直方向的压力差值越大,破碎区的各向异性就越明显。随着侧压系数k逐渐减小,水平和垂直方向裂纹长度分别呈减小和增加的趋势。炮孔垂直方向裂纹长度随延迟时间的延长而增加。本研究可为地应力条件下聚能射流爆破和延时效应对岩石损伤行为的发展提供理论指导。

关键词：聚能射流地应力裂纹扩展延时爆破

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聚能射流的断裂时间

爆炸与冲击 1997年第4期17卷 318-325页

作者：秦承森段庆生韩冰北京应用物理与计算数学研究所

从描述聚能射流失稳的一维近似方程出发，导出了聚能射流断裂时间的近似公式。这个近似公式定量显示了屈服应力、本构关系、粘度和径向收缩效应等对射流断裂时间的影响，在４个不同的特殊近似下，可以自然演化为近１０年来所发表的几个... 详细信息

从描述聚能射流失稳的一维近似方程出发，导出了聚能射流断裂时间的近似公式。这个近似公式定量显示了屈服应力、本构关系、粘度和径向收缩效应等对射流断裂时间的影响，在４个不同的特殊近似下，可以自然演化为近１０年来所发表的几个半经验解析公式，并且在合理的参数范围内，公式给出的断裂时间曲线覆盖了射流断裂时间的全部实验点。

关键词：聚能射流射流失稳断裂断裂时间公式

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聚能射流对氧化铝陶瓷靶的侵彻特性研究

高压物理学报 2011年第6期25卷 526-532页

作者：任会兰郭婷婷宁建国北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

建立了考虑损伤的求解靶板阻力的理论模型,以此来评估陶瓷靶板的抗侵彻能力;数值模拟了长杆弹侵彻氧化铝陶瓷靶的破坏特性,结合实验结果确定了氧化铝陶瓷本构模型中的材料参数。建立了聚能射流侵彻氧化铝陶瓷靶的计算模型,对射流的形成... 详细信息

建立了考虑损伤的求解靶板阻力的理论模型,以此来评估陶瓷靶板的抗侵彻能力;数值模拟了长杆弹侵彻氧化铝陶瓷靶的破坏特性,结合实验结果确定了氧化铝陶瓷本构模型中的材料参数。建立了聚能射流侵彻氧化铝陶瓷靶的计算模型,对射流的形成机理及氧化铝陶瓷靶的抗侵彻性能进行研究,讨论了药型罩的几何尺寸对所形成的射流速度及侵彻深度的影响。结果表明:药型罩的锥角和壁厚增大,射流速度减小,壁厚对射流速度梯度的影响较大;同样,药型罩的锥角对侵彻深度也有较大的影响。

关键词：动态响应聚能射流陶瓷

聚能射流对厚壁移动靶的侵彻理论与数值模拟分析

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兵工学报 2019年第8期40卷 1553-1561页

作者：贾鑫黄正祥徐梦雯肖强强南京理工大学机械工程学院

为有效拦截摧毁来袭大壁厚高速运动的导弹和钻地弹,提出了一种采用破甲战斗部的攻击模式。基于虚拟源点理论并采用微元法,将射流微元与厚壁移动靶板的相互作用过程分为两个阶段:第一阶段,射流微元在侵彻过程中不受靶板侧向力干扰,分析... 详细信息

为有效拦截摧毁来袭大壁厚高速运动的导弹和钻地弹,提出了一种采用破甲战斗部的攻击模式。基于虚拟源点理论并采用微元法,将射流微元与厚壁移动靶板的相互作用过程分为两个阶段:第一阶段,射流微元在侵彻过程中不受靶板侧向力干扰,分析了该过程侵彻深度和孔径的变化规律;第二阶段,射流在侵彻过程中受到靶板的侧向干扰,建立了射流受干扰时的横向漂移速度及受干扰射流的侵彻深度等理论模型。为验证理论模型的正确性,设计了一种40mm口径聚能装药,通过有限元软件LS-DYNA分析了聚能射流垂直侵彻不同移动速度靶板(0~600m/s)的侵彻深度及孔径变化规律,同时结合Marmor等[17]的试验数据,与所建理论模型计算结果进行对比。结果表明:破甲战斗部是对付高速运动厚壁战斗部的有效手段,所建理论模型可精确地计算出射流微元在各个阶段的运动状态,从而获得总侵彻深度随靶板运动速度变化的规律;靶板运动速度越高,无干扰侵彻阶段经历时间越短,射流受干扰程度越明显,破甲深度与扩孔孔径也越小。

关键词：聚能射流移动靶侵彻深度厚壁虚拟源点数值模拟