柱形殼體內(nèi)裝藥的殺傷破片戰(zhàn)斗部仍然是打擊空中目標最有效的戰(zhàn)斗部之一,偏心起爆式破片戰(zhàn)斗部是一種典型的定向戰(zhàn)斗部,其將傳統(tǒng)破片戰(zhàn)斗部中中心軸線布置的起爆點偏置,通過這種偏心起爆方式改變了炸藥能量的輸出特性,從而增加特定方向上的破片初速和數(shù)量,實現(xiàn)對目標的高效毀傷。本文采用理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,針對鋼制柱形殼體在不同偏心起爆條件下的初速周向、軸向分布特性、破片的軸向飛散偏轉(zhuǎn)特性以及殼體動態(tài)破碎的環(huán)周分裂特性進行了研究。主要進行了以下幾個方面的研究工作:首先,基于廣義插值物質(zhì)點法基本原理,推導了二維和三維條件下的控制方程和離散格式,給出了數(shù)值模擬中所涉及到的材料模型和相關的函數(shù)模型以及基于OpenMP的并行策略,并編寫了相應的計算程序,進行了相應的調(diào)試工作。分別針對平面對稱、軸對稱和三維條件下的殼體的動態(tài)飛散問題進行了數(shù)值模擬計算,并通過數(shù)值模擬結(jié)果與理論和試驗結(jié)果相互驗證的方式,驗證了物質(zhì)點法程序計算柱形戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)破片動態(tài)飛散問題的精度,討論了該算法對此類問題的模擬具備良好的優(yōu)勢。第二,利用一維拋射理論得到了柱形殼體內(nèi)爆炸條件下的壁面壓力隨時間變化的關系,在考慮爆轟波對密實介質(zhì)斜沖擊現(xiàn)象的基礎上,推導了單點偏心起爆條件下、有限周向角內(nèi)的破片初速計算的理論公式。利用數(shù)值模擬和格尼初速公式對理論公式進行了標定,進而利用該公式計算得到了單點偏心起爆條件下破片初速的最大增益系數(shù)與載荷系數(shù)的關系,并分析了單點偏心起爆條件下的破片沿周向的飛散特性。第三,利用爆轟波的碰撞疊加原理,對兩點對稱偏心起爆時的殼體驅(qū)動過程機理進行了研究,提出了兩點對稱偏心起爆時馬赫波加載區(qū)域內(nèi)的破片初速估算方法。然后,基于理論和數(shù)值模擬分析,提出了兩點對稱偏心起爆時破片初速的計算公式。該式考慮了起爆點之間的夾角和載荷系數(shù)的影響,實現(xiàn)了對整個周向范圍內(nèi)破片初速的預測。第四,基于破片的指數(shù)型加速模型,建立了殼體加速過程的特征加速時間的計算公式,該公式考慮了載荷系數(shù)、裝藥直徑、起爆方式以及軸向稀疏波效應的影響�；谠撌胶虲hou提出的破片飛散偏轉(zhuǎn)的理論模型,建立了破片飛散偏轉(zhuǎn)角的完整公式,實現(xiàn)了對柱形戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)破片飛散偏轉(zhuǎn)角的準確預測,并對中心起爆時破片初速的軸向分布公式進行了修正。此外,針對偏心單(兩)點起爆和單(兩)線起爆方式條件下的殼體初速分布特性進行了數(shù)值模擬研究,分析了二者之間的差異,并對本文建立的兩點對稱起爆時的初速工程公式在三維條件下的預測精度進行了討論和分析。最后,利用破片的指數(shù)加速模型,提出了殼體的破裂半徑和對應的應變率的估算方法,并利用圓環(huán)破碎的經(jīng)典公式得到了殼體動態(tài)破碎環(huán)周分裂數(shù)和平均破片長度的計算公式。運用該公式對偏心起爆條件下的環(huán)周分裂數(shù)進行了理論計算,并將Stochastic隨機破碎模型引入計算程序?qū)ζ鋭討B(tài)破碎進行了數(shù)值模擬研究,討論和分析了偏心起爆時的殼體環(huán)周分裂特性。
【學位單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TJ410
【部分圖文】：

它是一種典型的定向戰(zhàn)斗部，通過對起爆方式的控制來調(diào)節(jié)爆轟波能量的輸出特性，增加特定方向上的破片初速。因其結(jié)構(gòu)簡單、相對容易實現(xiàn)而引起了廣泛的關注。圖1.1所示的是偏心戰(zhàn)斗部的原理圖，其通過彈藥制導引信對目標方位進行識別，然后起爆距目標較遠的起爆裝置，當戰(zhàn)斗部偏心起爆后，將在目標方向上產(chǎn)生相對于其它方向上更大的破片初速，因此其破片沿周向呈現(xiàn)近似橢圓形的分布，如圖1.2所示，其1

所示的是偏心戰(zhàn)斗部的原理圖，其通過彈藥制導引信對目標方位進行識別，然后起爆距目標較遠的起爆裝置，當戰(zhàn)斗部偏心起爆后，將在目標方向上產(chǎn)生相對于其它方向上更大的破片初速，因此其破片沿周向呈現(xiàn)近似橢圓形的分布，如圖1.2所示，其1

的輔助節(jié)點，每一個時間步結(jié)束后，背景網(wǎng)格的變形將被拋棄重置，也就是說背景網(wǎng)格在整個運算過程中并不發(fā)生運動，類似于歐拉算法的固定網(wǎng)格。物質(zhì)點法中一般采用結(jié)構(gòu)化的規(guī)則網(wǎng)格，圖2.1所示的是物質(zhì)點法在二維條件下的離散示意圖。在物質(zhì)點法的計算過程中，通過質(zhì)點與背景網(wǎng)格之間的信息來回映射，避免了歐拉法中的對流和拉格朗日算法中的網(wǎng)格畸變問題，成功的結(jié)合了這兩種算法的優(yōu)點，對于處理大變形問題有著天然的優(yōu)勢[131, 132]。圖2.1物質(zhì)點法離散示意圖15
【參考文獻】

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本文編號：2891499