2008年 28卷 第1期
2008, 28(1): 1-9.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0001-09
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本文被引
摘要:
同一般钻地弹相比，先进钻地弹撞击速度更高，侵彻深度更大。为实现高速侵彻，实验室研究常采用火炮次口径发射。本文中给出了高速侵彻的实验方法和火炮次口径发射实验技术，并开展了先进钻地弹概念弹的深侵彻缩比实验研究，取得了撞击速度约1.2 km/s的高侵彻能力的实验结果。同时对弹靶的变形破坏分别进行了分析，进一步验证了先进钻地弹的概念可行性。
同一般钻地弹相比，先进钻地弹撞击速度更高，侵彻深度更大。为实现高速侵彻，实验室研究常采用火炮次口径发射。本文中给出了高速侵彻的实验方法和火炮次口径发射实验技术，并开展了先进钻地弹概念弹的深侵彻缩比实验研究，取得了撞击速度约1.2 km/s的高侵彻能力的实验结果。同时对弹靶的变形破坏分别进行了分析，进一步验证了先进钻地弹的概念可行性。
2008, 28(1): 10-16.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0010-07
摘要:
通过高速撞击实验，探讨了采用小尺寸防护板的可行性。实验中采用的Whipple结构由尺寸变化的1 mm厚防护板（前板）和尺寸固定的3 mm厚舱壁板（后板）组成，防护板与舱壁板间隔10 cm。防护板为边长分别为8、12、16和20 cm的方形2A12铝合金板，舱壁板为边长为20 cm的方形5A06铝合金板。实验过程中均采用直径为4 mm的铝合金球形弹丸，撞击速度为1.45~1.71 km/s。实验结果表明:Whipple防护结构在舱壁板被击穿的概率大于0.8的条件下和击穿概率为0的条件下的极限速度以及舱壁板临界击穿条件下的速度都与防护板尺寸无关；并且，防护板前后表面击穿孔的直径及击穿孔侧壁的倾斜角也与防护板尺寸无关；但是，在速度相同的条件下随着板尺寸的增大，防护板板面的最大挠度增大，而且，防护板挠曲面的凸凹方向也由单一的凹向变成凸凹方向交替出现;随着速度的增加和板尺寸的增大，防护板最大挠度的增量减小。
通过高速撞击实验，探讨了采用小尺寸防护板的可行性。实验中采用的Whipple结构由尺寸变化的1 mm厚防护板（前板）和尺寸固定的3 mm厚舱壁板（后板）组成，防护板与舱壁板间隔10 cm。防护板为边长分别为8、12、16和20 cm的方形2A12铝合金板，舱壁板为边长为20 cm的方形5A06铝合金板。实验过程中均采用直径为4 mm的铝合金球形弹丸，撞击速度为1.45~1.71 km/s。实验结果表明:Whipple防护结构在舱壁板被击穿的概率大于0.8的条件下和击穿概率为0的条件下的极限速度以及舱壁板临界击穿条件下的速度都与防护板尺寸无关；并且，防护板前后表面击穿孔的直径及击穿孔侧壁的倾斜角也与防护板尺寸无关；但是，在速度相同的条件下随着板尺寸的增大，防护板板面的最大挠度增大，而且，防护板挠曲面的凸凹方向也由单一的凹向变成凸凹方向交替出现;随着速度的增加和板尺寸的增大，防护板最大挠度的增量减小。
2008, 28(1): 17-22.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0017-06
摘要:
采用脉冲X光照相及威力效应实验，对两种大锥角药型罩装药结构侵彻体的形成及它们对混凝土的侵彻能力进行了研究，获得了两种大锥角药型罩装药结构形成侵彻体的形状、头尾速度及它们对混凝土靶的侵彻参量，对比了半无限厚混凝土靶板及多层有限厚薄靶板对侵彻威力的影响。结果表明，在小炸高条件下，两种大锥角药型罩装药结构能够形成较理想的爆炸成型杆式侵彻体，在混凝土靶中形成孔深与孔径兼顾的孔道。
采用脉冲X光照相及威力效应实验，对两种大锥角药型罩装药结构侵彻体的形成及它们对混凝土的侵彻能力进行了研究，获得了两种大锥角药型罩装药结构形成侵彻体的形状、头尾速度及它们对混凝土靶的侵彻参量，对比了半无限厚混凝土靶板及多层有限厚薄靶板对侵彻威力的影响。结果表明，在小炸高条件下，两种大锥角药型罩装药结构能够形成较理想的爆炸成型杆式侵彻体，在混凝土靶中形成孔深与孔径兼顾的孔道。
2008, 28(1): 23-27.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0023-05
摘要:
对自行研制的电磁加速等离子体喷涂技术（Electromagnetically accelerated plasma spraying,EMAPS）从原理上进行了分析，建立了等离子体的运动方程，得到了脉冲电流作用下等离子体上任一点的磁感应强度的计算公式和等离子体及它所压缩周围空气的速度表达式；并分析了粉末粒子与冲击波的相互作用，得到了粉末粒子的喷涂速度与喷枪长度、粉末粒子直径以及电流强度之间的关系；同时还对喷枪的长度进行了设计。
对自行研制的电磁加速等离子体喷涂技术（Electromagnetically accelerated plasma spraying,EMAPS）从原理上进行了分析，建立了等离子体的运动方程，得到了脉冲电流作用下等离子体上任一点的磁感应强度的计算公式和等离子体及它所压缩周围空气的速度表达式；并分析了粉末粒子与冲击波的相互作用，得到了粉末粒子的喷涂速度与喷枪长度、粉末粒子直径以及电流强度之间的关系；同时还对喷枪的长度进行了设计。
2008, 28(1): 28-31.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0028-05
摘要:
设计了一套爆炸箔起爆装置，通过精确控制桥箔-飞片-加速腔三者的定位，在飞片表面镀一定厚度的铝膜（铝膜的质量与飞片的质量相比可忽略），合理选择VISAR探头的工作距离和与干涉腔延迟时间相关的条纹常数，屏蔽测试系统以及加设滤光片等，利用VISAR测试技术有效解决了小尺寸飞片速度的测试问题。给出了两种尺寸0.7 mm0.025 mm和0.5 mm0.025 mm飞片的速度测试结果。结果表明，采取新的措施后，获得了信噪比好、能正确反映爆炸箔起爆器驱动飞片物理过程的信号和飞片速度历史。
设计了一套爆炸箔起爆装置，通过精确控制桥箔-飞片-加速腔三者的定位，在飞片表面镀一定厚度的铝膜（铝膜的质量与飞片的质量相比可忽略），合理选择VISAR探头的工作距离和与干涉腔延迟时间相关的条纹常数，屏蔽测试系统以及加设滤光片等，利用VISAR测试技术有效解决了小尺寸飞片速度的测试问题。给出了两种尺寸0.7 mm0.025 mm和0.5 mm0.025 mm飞片的速度测试结果。结果表明，采取新的措施后，获得了信噪比好、能正确反映爆炸箔起爆器驱动飞片物理过程的信号和飞片速度历史。
2008, 28(1): 33-37.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0033-05
摘要:
利用LS-DYNA程序的用户自定义模型功能，在LS-DYNA程序中嵌入了用于描述混凝土及钢筋混凝土侵彻贯穿的动态损伤模型。模型拉伸部分用Taylor-Chen-Kuszmaul(TCK)模型描述，体现了应变率对拉伸作用的敏感性；压缩部分则采用Holmquist-Johnson-Cook(HJC) 强度模型。模型中考虑了拉伸损伤、压缩损伤、应变软化、静水压力效应以及应变率效应。利用该方法对弹体攻角非正侵彻混凝土靶过程中的弹体变形、混凝土靶的损伤破坏、弹体的速度变化规律及弹体的变形进行了计算，并将计算结果与实验结果进行了比较，结果表明，采用该模型可以较好地模拟弹体非正侵彻混凝土过程。
利用LS-DYNA程序的用户自定义模型功能，在LS-DYNA程序中嵌入了用于描述混凝土及钢筋混凝土侵彻贯穿的动态损伤模型。模型拉伸部分用Taylor-Chen-Kuszmaul(TCK)模型描述，体现了应变率对拉伸作用的敏感性；压缩部分则采用Holmquist-Johnson-Cook(HJC) 强度模型。模型中考虑了拉伸损伤、压缩损伤、应变软化、静水压力效应以及应变率效应。利用该方法对弹体攻角非正侵彻混凝土靶过程中的弹体变形、混凝土靶的损伤破坏、弹体的速度变化规律及弹体的变形进行了计算，并将计算结果与实验结果进行了比较，结果表明，采用该模型可以较好地模拟弹体非正侵彻混凝土过程。
2008, 28(1): 38-41.
doi: 1.011883/1001-1455(2008)01-0038-06
摘要:
通过对炸药化学反应速率方程的分析，建立了基于Kim弹粘塑性球壳塌缩热点模型原理的三项式化学反应速率方程模型。运用遗传算法确定了反应速率方程相关参数，通过与Forest-Fire反应速率模型数值模拟结果的对比对所建模型的合理性进行了验证。将所建反应速率方程模型嵌入有限元程序对PBX-9404炸药起爆过程进行数值模拟，根据模拟结果分析了炸药遭受冲击加载后炸药孔隙率、颗粒尺寸等变化对炸药冲击起爆过程的影响。
通过对炸药化学反应速率方程的分析，建立了基于Kim弹粘塑性球壳塌缩热点模型原理的三项式化学反应速率方程模型。运用遗传算法确定了反应速率方程相关参数，通过与Forest-Fire反应速率模型数值模拟结果的对比对所建模型的合理性进行了验证。将所建反应速率方程模型嵌入有限元程序对PBX-9404炸药起爆过程进行数值模拟，根据模拟结果分析了炸药遭受冲击加载后炸药孔隙率、颗粒尺寸等变化对炸药冲击起爆过程的影响。
2008, 28(1): 44-49.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0044-06
摘要:
考虑外表面的气流影响和层间温度与传热的协调关系，建立了激光辐照下，层合圆柱体中的三维瞬态热传导解析模型。利用特征值法和Bessel函数，导出了各层柱体中三维瞬态温度场的封闭解析解。以一维轴对称问题为例计算了柱体中的瞬态温度场，给出了柱体内部温度随时间的变化和柱体表面换热系数对温度场的影响规律。本文的理论解可进一步用于分析层合圆柱体中的三维瞬态热-力效应，并可作为相应问题的数值模拟中数值模型的修正依据。
考虑外表面的气流影响和层间温度与传热的协调关系，建立了激光辐照下，层合圆柱体中的三维瞬态热传导解析模型。利用特征值法和Bessel函数，导出了各层柱体中三维瞬态温度场的封闭解析解。以一维轴对称问题为例计算了柱体中的瞬态温度场，给出了柱体内部温度随时间的变化和柱体表面换热系数对温度场的影响规律。本文的理论解可进一步用于分析层合圆柱体中的三维瞬态热-力效应，并可作为相应问题的数值模拟中数值模型的修正依据。
2008, 28(1): 50-56.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0050-07
摘要:
随着装甲技术以及灵巧弹药、多功能弹药和串联战斗部的发展，近期新型成型装药结构、技术及其应用研究活跃，取得了较好的进展。从射流装药、射弹装药、高速杆式弹丸装药3个方面就其新进展和新动向进行了调研、分析，并对成型装药发展趋势及潜在应用进行了评述。
随着装甲技术以及灵巧弹药、多功能弹药和串联战斗部的发展，近期新型成型装药结构、技术及其应用研究活跃，取得了较好的进展。从射流装药、射弹装药、高速杆式弹丸装药3个方面就其新进展和新动向进行了调研、分析，并对成型装药发展趋势及潜在应用进行了评述。
2008, 28(1): 57-62.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0057-05
摘要:
提出了一种利用LS-DYNA程序计算弹头翻转角度曲线的方法。在侵彻过程中，弹头的速度为300 m/s，转速分别为0、3 600和6 370 r/s;金属薄板的速度分别为0、40和80 m/s。其中，弹头直径为7.62 mm，圆形金属薄板的直径为80 mm，厚度为2 mm。材料模型选择了考虑应变、应变率效应和温度效应的Johnson-Cook材料模型。通过数值模拟结果的比较来研究不同弹头转速和金属薄板速度对侵彻过程中弹头最终速度、翻转角度和弹道偏移的影响。
提出了一种利用LS-DYNA程序计算弹头翻转角度曲线的方法。在侵彻过程中，弹头的速度为300 m/s，转速分别为0、3 600和6 370 r/s;金属薄板的速度分别为0、40和80 m/s。其中，弹头直径为7.62 mm，圆形金属薄板的直径为80 mm，厚度为2 mm。材料模型选择了考虑应变、应变率效应和温度效应的Johnson-Cook材料模型。通过数值模拟结果的比较来研究不同弹头转速和金属薄板速度对侵彻过程中弹头最终速度、翻转角度和弹道偏移的影响。
2008, 28(1): 62-66.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0062-05
摘要:
确定了易碎式密封盖的材料和结构，运用有限元法进行了火箭弹和燃气流冲击的数值仿真计算，通过冲破实验进行了间接验证，从而掌握了密封盖的破碎效果和性能。结果表明，密封盖能沿预置沟槽方向破裂，能满足引信体的安全性和可靠性，不影响火箭弹的正常飞行;燃气流冲击力对密封盖影响不大，不会对密封盖造成破坏。
确定了易碎式密封盖的材料和结构，运用有限元法进行了火箭弹和燃气流冲击的数值仿真计算，通过冲破实验进行了间接验证，从而掌握了密封盖的破碎效果和性能。结果表明，密封盖能沿预置沟槽方向破裂，能满足引信体的安全性和可靠性，不影响火箭弹的正常飞行;燃气流冲击力对密封盖影响不大，不会对密封盖造成破坏。
2008, 28(1): 67-74.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0067-08
摘要:
应用爆炸近区运动学关系式,考虑了径向裂缝阵面形成时的能量消耗，采用了不同的主应力函数，分析了爆炸近区的变形与破坏，提出了爆炸近区的动力学计算简图，研究了各区域发展的特点及变化关系，从而得到RPC混凝土接触爆炸压缩半径和破坏半径系数。将本文计算结果与实验结果和用经验公式得到的计算结果进行比较，验证了所提出的公式的实用性和可靠性。
应用爆炸近区运动学关系式,考虑了径向裂缝阵面形成时的能量消耗，采用了不同的主应力函数，分析了爆炸近区的变形与破坏，提出了爆炸近区的动力学计算简图，研究了各区域发展的特点及变化关系，从而得到RPC混凝土接触爆炸压缩半径和破坏半径系数。将本文计算结果与实验结果和用经验公式得到的计算结果进行比较，验证了所提出的公式的实用性和可靠性。
2008, 28(1): 75-79.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0075-05
摘要:
为减少反应流计算花费的时间，采用动态存储建立热力学数据表（In situ adaptive tabulation, ISAT）的方法来取代反应流计算中化学反应的直接积分（Direct integral, DI），并针对气相H2/O2爆轰波的传播过程进行了数值模拟。采用两种不同的ISAT误差放大判据对一维爆轰波的压力、温度及组分变化进行了计算，并和DI的结果进行了比较以考察其计算精度。此外，还探讨了ISAT方法的效率。计算结果表明，和DI方法相比，在爆轰波传播计算中ISAT方法计算误差小于3％，化学反应计算速度提高了8倍。
为减少反应流计算花费的时间，采用动态存储建立热力学数据表（In situ adaptive tabulation, ISAT）的方法来取代反应流计算中化学反应的直接积分（Direct integral, DI），并针对气相H2/O2爆轰波的传播过程进行了数值模拟。采用两种不同的ISAT误差放大判据对一维爆轰波的压力、温度及组分变化进行了计算，并和DI的结果进行了比较以考察其计算精度。此外，还探讨了ISAT方法的效率。计算结果表明，和DI方法相比，在爆轰波传播计算中ISAT方法计算误差小于3％，化学反应计算速度提高了8倍。
2008, 28(1): 80-85.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0080-06
摘要:
用Level set方法配合Runge-Kutta discontinuous Galerkin (RKDG)有限元方法求解流体与刚体耦合问题。用RKDG有限元方法求解欧拉方程，通过求解Level set方程对界面进行追踪，并用推广的Ghost fluid方法对流刚界面进行处理。数值实验表明,该方法具有较高的分辨率。由于该方法不需要对移动网格进行处理，因此可以处理任意形状的拓扑问题，并且很容易推广到三维。
用Level set方法配合Runge-Kutta discontinuous Galerkin (RKDG)有限元方法求解流体与刚体耦合问题。用RKDG有限元方法求解欧拉方程，通过求解Level set方程对界面进行追踪，并用推广的Ghost fluid方法对流刚界面进行处理。数值实验表明,该方法具有较高的分辨率。由于该方法不需要对移动网格进行处理，因此可以处理任意形状的拓扑问题，并且很容易推广到三维。
2008, 28(1): 86-91.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0086-06
摘要:
采用三维有限元程序(LS-DYNA)模拟了射流侵彻放有V型夹层炸药靶板的过程，并与无V型夹层炸药等情况进行了对比。V型夹层炸药爆炸后，运动的两组面板和背板对射流有严重的干扰和切割效应，导致射流偏转、弯曲、着靶点分散，使射流的侵彻深度下降约30%～90%，V型夹层炸药结构干扰程度随入射角度的增大而呈递增趋势。V型角的变化对射流的侵彻深度干扰作用不明显。
采用三维有限元程序(LS-DYNA)模拟了射流侵彻放有V型夹层炸药靶板的过程，并与无V型夹层炸药等情况进行了对比。V型夹层炸药爆炸后，运动的两组面板和背板对射流有严重的干扰和切割效应，导致射流偏转、弯曲、着靶点分散，使射流的侵彻深度下降约30%～90%，V型夹层炸药结构干扰程度随入射角度的增大而呈递增趋势。V型角的变化对射流的侵彻深度干扰作用不明显。
2008, 28(1): 92-96.
doi: 10.11883/1001-1455(2008)01-0092-05
摘要:
针对爆破地震作用下建筑结构的安全评估问题，提出利用时程分析方法全面评估爆破地震波的安全度；建立了基于精细积分算法的结构弹塑性动力分析架构模式，编制了建筑结构爆破地震反应弹塑性精细时程分析程序；通过算例验证了该算法的准确性与高效性，弹性时程分析与不同恢复力模型弹塑性时程分析的结果曲线具有类似特征和数值差异；建议选择合理的恢复力模型，使用弹塑性时程分析方法模拟爆破地震作用下结构的动力响应，全面评估爆破地震波的安全性。
针对爆破地震作用下建筑结构的安全评估问题，提出利用时程分析方法全面评估爆破地震波的安全度；建立了基于精细积分算法的结构弹塑性动力分析架构模式，编制了建筑结构爆破地震反应弹塑性精细时程分析程序；通过算例验证了该算法的准确性与高效性，弹性时程分析与不同恢复力模型弹塑性时程分析的结果曲线具有类似特征和数值差异；建议选择合理的恢复力模型，使用弹塑性时程分析方法模拟爆破地震作用下结构的动力响应，全面评估爆破地震波的安全性。
