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冲击波与随机分布破片联合作用下金属夹层板损伤特性研究

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中国造船 2023年第6期64卷 60-72页

作者：王加夏杨俊杰刘昆时圣照俞同强江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212100

以金属折叠式夹层板为研究对象,基于LS-DYNA软件中的ALE方法,建立了考虑破片随机分布且在冲击波和破片联合作用下的夹层板损伤仿真分析模型。根据实际破片质量分布特点,通过理论公式验证了典型工况下破片分布的理论概率模型;应用参数化... 详细信息

以金属折叠式夹层板为研究对象,基于LS-DYNA软件中的ALE方法,建立了考虑破片随机分布且在冲击波和破片联合作用下的夹层板损伤仿真分析模型。根据实际破片质量分布特点,通过理论公式验证了典型工况下破片分布的理论概率模型;应用参数化设计工具Grasshopper,引入自定义破片面积量化模块,对不规则几何形状的破片场进行参数化生成,建立了符合幂率分布的破片场模型。进行了冲击波和破片联合作用下金属折叠式夹层板的仿真计算,分析破片分布密集度和爆炸距离对金属夹层板结构损伤的影响,以及上、下面板的变形和能量吸收特性,结论可为舰船抗爆防护设计提供参考。

关键词：折叠式金属夹层板损伤模式冲击波破片

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战斗部动态爆炸破片威力场综述

兵工学报 2023年第S01期44卷 1-8页

作者：姜金佐徐翔云任王军于潇么梅利军事科学院国防工程研究院北京100036

长期以来,战斗部动态爆炸破片威力场得到了研究学者们的关注,动爆作用下破片的速度、质量和密度等参数得到了重点研究,尤其战斗部静爆、动爆之间的关联性、差异性问题研究是热点之一。为深入探讨杀爆战斗部动爆破片威力场研究进展,通过... 详细信息

长期以来,战斗部动态爆炸破片威力场得到了研究学者们的关注,动爆作用下破片的速度、质量和密度等参数得到了重点研究,尤其战斗部静爆、动爆之间的关联性、差异性问题研究是热点之一。为深入探讨杀爆战斗部动爆破片威力场研究进展,通过总结现有相关文献研究焦点,阐述了影响破片速度场、破片质量分布场、破片飞散方向及破片飞散密度的主要因素,并指出了现有文献在分析相关因素时存在的问题、难点及下一步发展方向;其中重点分析了战斗部自身运动条件对破片威力场分布的影响,并对当前该领域研究中面临的困难进行了探讨,进而提出了下一步研究工作的建议:发展完善动爆试验测试技术、完善战斗部动爆破片威力场理论模型以及优化战斗部动爆作用过程数值模拟技术。

关键词：战斗部动态爆炸破片

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不同海拔高度下破片速度衰减模型的修正方法

含能材料 2022年第1期30卷 58-63页

作者：李峰梅熊国松王保汪衡李俊龙重庆红宇精密工业集团有限公司重庆402760 空装驻重庆地区军代表室重庆402760

采用流体力学软件FLUENT研究了不同初始速度(≤2500 m·s^(-1))和海拔高度(≤20 km)下破片阻力系数,对不同海拔高度下破片速度衰减模型进行修正,并开展相应的低气压破片速度衰减特性试验,验证了修正模型的准确性。结果表明:初速700 m·s... 详细信息

采用流体力学软件FLUENT研究了不同初始速度(≤2500 m·s^(-1))和海拔高度(≤20 km)下破片阻力系数,对不同海拔高度下破片速度衰减模型进行修正,并开展相应的低气压破片速度衰减特性试验,验证了修正模型的准确性。结果表明:初速700 m·s^(-1)的球型破片和初速1000 m·s^(-1)的长方体破片使用修正后速度衰减模型计算结果与试验结果吻合度较高,误差均小于5%,且修正后的速度衰减模型计算精度比修正前的模型提高了10%左右。该修正后的破片速度衰减模型可用于计算阻力系数随海拔高度变化对破片速度衰减系数的影响,提高破片速度的计算精度,从而进一步提升破片战斗部威力评估的准确性。

关键词：破片阻力系数速度衰减海拔高度修正方法

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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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高速破片致长白猪肝脏穿透伤模型的建立

中华危重病急救医学 2022年第9期34卷 958-963页

作者：高建新单毅孙荣距钟兆明赵阳黎檀实解放军总医院第一医学中心急诊科北京100853 解放军总医院第六医学中心急诊科北京100048 解放军总医院第八医学中心急诊科北京100091 南方医科大学第二临床医学院广东广州510280 华南理工大学医学院广东广州510006

目的建立稳定的破片模拟弹致长白猪肝脏穿透伤模型,评估深部组织损伤特点。方法根据瞄准点的不同定位方式将12只健康成年长白猪分为A组(瞄准点与描记线上的体表最高点的相对高度h设为5 cm)和B组(高度h设为6 cm),超声定位法确定破片投射... 详细信息

目的建立稳定的破片模拟弹致长白猪肝脏穿透伤模型,评估深部组织损伤特点。方法根据瞄准点的不同定位方式将12只健康成年长白猪分为A组(瞄准点与描记线上的体表最高点的相对高度h设为5 cm)和B组(高度h设为6 cm),超声定位法确定破片投射方向,使用实验用弹道枪向瞄准点投射高速破片致伤动物。监测两组长白猪的生命体征并进行血常规、血气分析和肝肾功能等指标检测,对肝脏与临近器官的损伤情况以及出血量和生存时间进行分析。结果两组整体分析结果显示,破片模拟弹打击设定部位肝脏命中率为100%(以右前叶及右外侧叶损伤),腹腔其他器官命中率为25%(3/12),血胸或气胸发生率为8%(1/12)。肝脏创面主要表现为线状肝脏裂伤,肝叶远端全部或部分离断。A、B两组间创面长度和出血量比较差异均无统计学意义〔创面长度(cm):9.8±1.7比11.2±3.8,出血量(g):597.0±477.1比1032.0±390.3,均P>0.05〕。瞄准点更靠近前正中线的B组破片模拟肝脏实质裂伤深度明显大于A组(cm:2.8±0.4比1.9±0.6,P=0.015)。实验动物被破片击中后,平均动脉压(MAP)、pH值、动脉血碱剩余(BE)、血红蛋白(Hb)和血细胞比容(HCT)水平均呈下降趋势,在伤后1 h达谷值〔MAP(mmHg,1 mmHg≈0.133 kPa):87.0±33.6,pH值:7.26±0.15,BE(mmol/L):-6.65±8.48,Hb(g/L):9.86±1.10,HCT:0.309±0.029,均P0.05〕。结论采用破片模拟弹在更靠近前正中线处打击长白猪的方法建立的高速破片致肝脏穿透伤模型重复性好,损伤程度具有可控性,适用于肝脏火器伤的相关研究。

关键词：破片肝脏穿透伤火器伤动物模型

某陶瓷/钢复合装甲抗大质量破片侵彻能力研究

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振动与冲击 2022年第13期41卷 96-102页

作者：何杨高旭东董晓亮南京理工大学机械工程学院南京210094

陶瓷/金属复合结构装甲具有质量轻、抗弹性能优异的特点,广泛应用于各类轻质装甲中。为得到某陶瓷/钢复合装甲抗大质量破片的侵彻能力,在与已有试验结果对比验证的基础上,运用ANSYS/LS-DYNA软件对大质量破片侵彻该陶瓷/钢复合装甲过程... 详细信息

陶瓷/金属复合结构装甲具有质量轻、抗弹性能优异的特点,广泛应用于各类轻质装甲中。为得到某陶瓷/钢复合装甲抗大质量破片的侵彻能力,在与已有试验结果对比验证的基础上,运用ANSYS/LS-DYNA软件对大质量破片侵彻该陶瓷/钢复合装甲过程进行数值模拟,分析破片初速、装甲倾角对破片极限穿透速度和后效威力的影响,以及侵彻过程中破片能量变化,获得了该复合装甲的抗侵彻规律,并利用工程算法计算得到装甲防护系数。结果表明:随着装甲倾角的增加,破片极限穿透速度先减小后增大,剩余速度和剩余质量先增大后减小,装甲存在一个“最易侵彻角”;随着破片初速的增加,破片剩余速度呈线性递增,剩余质量呈线性递减;通过工程算法得到该装甲面密度为普通装甲钢的74%,对破片的防护系数达到1.5。

关键词：陶瓷/钢复合装甲破片装甲防护倾角效应后效威力

轴向增强战斗部端部惰性填充物对端部破片飞散特性的影响

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爆炸与冲击 2022年第8期42卷 20-29页

作者：李国杰王成龙郭志威李响黄广炎北京航天长征飞行器研究所北京100074 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

在当前破片战斗部动态毁伤场设计中,中心盲区效应被视为影响战斗部毁伤效率提高的关键因素。轴向增强战斗部作为消除战斗部动态中心盲区的重要手段,越来越受到相关研究人员的重视。本文中基于光滑粒子流体力学计算方法,建立了一系列轴... 详细信息

在当前破片战斗部动态毁伤场设计中,中心盲区效应被视为影响战斗部毁伤效率提高的关键因素。轴向增强战斗部作为消除战斗部动态中心盲区的重要手段,越来越受到相关研究人员的重视。本文中基于光滑粒子流体力学计算方法,建立了一系列轴向增强战斗部(端部分别含有惰性聚氨酯填充物、尼龙填充物和爆炸填充物)在爆炸载荷作用下的破碎和碎片散布过程的数值模型,并用于研究战斗部前端填充物特性对壳体动态响应的影响。数值模拟结果表明,填充物对战斗部前部破片的速度影响显著,但对破片飞散角度影响较弱。通过比较特定碎片的速度历史曲线,分析了惰性填料对碎片速度的影响机理。研究结果表明,聚氨酯泡沫填充物可以显著延缓爆炸冲击波对前破片的加速过程,并在一定程度上降低爆炸载荷,尼龙填充物可以在一定程度上降低前向破片和侧向破片的加速度,从而表明爆炸载荷被引导均匀分布在末端位置周围。结合战斗部自身的牵连速度,使用低密度和低质量填料代替头部装药具有相同的动态毁伤效果,可以提高轴向增强战斗部的能量利用效率。

关键词：轴向增强战斗部动态盲区惰性填充物破片飞散角度

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破片侵彻下柴油机毁伤概率计算方法

兵器装备工程学报 2023年第11期44卷 145-155页

作者：丁铭刘永寿翟红波张明媚西北工业大学力学与土木建筑学院西安710129 西安近代化学研究所西安710065

柴油机作为作战车辆的动力核心,为作战车辆提供动力,在作战环境中是避免遭受破片打击的重要保护对象。破片对柴油机的主要结构毁伤为侵彻,将柴油机作为研究对象,总结了一整套破片侵彻下的毁伤概率计算方法。将柴油机部件简化为等效靶,... 详细信息

柴油机作为作战车辆的动力核心,为作战车辆提供动力,在作战环境中是避免遭受破片打击的重要保护对象。破片对柴油机的主要结构毁伤为侵彻,将柴油机作为研究对象,总结了一整套破片侵彻下的毁伤概率计算方法。将柴油机部件简化为等效靶,采用数值仿真、理论推导、实验对比相结合的方式建立等效靶的极限穿透速度公式。基于射线与平面交点计算完成破片与柴油机交汇问题的求解,将穿透作为柴油机结构破片侵彻失效模式,采用Monte Carlo法计算柴油机部件以及整体在破片侵彻下的毁伤概率,提出基于Kriging代理模型的毁伤概率计算方法,为了验证Kriging代理模型计算结果的精确性,将计算结果与Monte Carlo进行对比,结果表明,Kriging代理模型在计算柴油机破片侵彻毁伤概率时具有更高的计算效率和相同的计算精度。

关键词：破片侵彻毁伤概率极限穿透速度 Monte Carlo法 Kriging代理模型

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带壳同轴复合装药破片输出特性研究

南京理工大学学报 2022年第5期46卷 515-522页

作者：李军宝李伟兵王晓鸣李文彬南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室江苏南京210094

为研究带壳同轴复合装药在不同起爆方式下的能量输出特性,以聚氨酯材料为隔爆材料,利用Autodyn有限元软件数值模拟了一端中心点起爆与一端外层六点起爆下复合装药战斗部内部冲击波传播、壳体膨胀破碎及破片特性,并将壳体膨胀过程、破片... 详细信息

为研究带壳同轴复合装药在不同起爆方式下的能量输出特性,以聚氨酯材料为隔爆材料,利用Autodyn有限元软件数值模拟了一端中心点起爆与一端外层六点起爆下复合装药战斗部内部冲击波传播、壳体膨胀破碎及破片特性,并将壳体膨胀过程、破片的轴向分布特性与相关试验结果进行了对比分析。研究结果表明,内层起爆下,隔爆材料延迟了爆炸冲击波对壳体内壁的作用时间,降低了内部装药反应产生的爆炸冲击波对壳体的驱动能力;外层起爆下,外部装药产生的爆轰波在战斗部中心轴线方向产生压力高达60 GPa的超压爆轰现象,使得破片最大速度较内层起爆下提高了30%,破片平均质量较内层起爆下降低了24.5%。

关键词：复合装药隔爆材料冲击波破片