F装药双层药型罩射流性能的数值研究

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单层和多层药型罩形成EFP的数值仿真

此间有恒定的速度差。由图３可以看出，主装药起爆后，外药型罩受到炸药爆轰压力和爆炸产物的冲击和推动作用，开始被压垮、向前高变形速运动，顶部中心微元向中心轴汇集，中间药型罩受到炸药爆轰压力和外药型罩的冲击和推动作用，开始加速向前运动，同样，内罩受到炸药爆轰压力和中药型罩的冲击和推动作用，开始加速向前运动，三层最后药型罩之间通过反复的碰撞与分离，最终产生恒定的速度差，实现三层ＥＰ的成型和完全分离。Ｆ３４数值仿真结果分析．对于单层和多层球缺药型罩爆炸成型弹丸在装药高度和外罩外缘曲率半径一定时，爆炸成形弹丸对目标的侵彻威力主要由其自身速度、弹丸长径比和动能大小决定，然而这些影响因素都受到药型罩厚度的影响，本文针对药型罩为单层、双层和三层这３种情况下，模拟了单层和多层ＥＰＦ的成型情况。表３记录了这３种情况下，ＦＥＰ彼此完全分离时的速度、长径比和
０引言．
近年来，甲防护技术突飞猛进，装新型反应装甲的出现对传统聚能装药战斗部构成了严重威胁，为此，学者们进行了大量研究来提高聚能装药的威力。与单层药型罩相比，多层药型罩更能充分发挥难熔金属的高密度优势和易熔金属的延展性优势，甲性能更优越，破因此多层药型罩的研究成为了国内外研究的热点之一。所谓多层药型罩，就是指在一个主装药基础上，放置两个或两个以上药型罩，罩与罩之间可以有间隙，也可以是紧密贴在一起的。考虑到目前国内多层罩技术不成熟，加工困难且代价高昂，本文仅采用Ｌ — ＹＡ软件对单层和多层药型罩形ＳＤＮ成单层和多层ＥＰＦ进行数值仿真。１单层和多层药型罩结构．本文所讨论的是单层、双层和三层球缺药型罩形成ＥＰ的情况，Ｆ单层聚能装药几何模型如图１ａ所示；（）双层聚能装药几何模如图１ｂ所（）示；单层聚能装药几何模如图１ｃ所示。（）

双层药型罩形成串联EFP数值模拟与分析

ＡＮＳＹＳｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｉｓｃｅｎｔｉｆｒｕｇａｌｓｗｉｔｃｈｕｓｅｄｏｎｓｈｅｌｌｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｗｉｒｅｉｓｃｏｎｓｔａｎｔ，ｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｍｅｔａｌｗｉｒｅａｎｄｍｅｔｌａｐｌａｔｅｉｓｐｒｏｐｏｔｒｉｏｎａｌｔｏｔｈｅｓｑｕａｒｅｏｆ
ＡｂｓｔｒａｃｔＣｅｎｔｉｒｆｕｇａｌｓｗｉｔｃｈｕｓｅｄｏ１３ｓｈｅｌｌｃａｎｍａｋｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｍｉｓｓｉｌｅ－ｂｏｒｎｅｐｅｒｃｅｉｖｅａｎｄｃｏｎｉｆｒｍｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ
弹载离心开关的性能分析
徐玉威 ’ ，陈国光 ’ ，张建业，葛伟，陈铭。
（１．中北大学机电工程学院，山西太原０３００５１；２．中国兵器国营八二五库，山西晋中０３００００；３．国营７４３厂，山西太原０３００５１）

新型双层药型罩形成毁伤元数值模拟与分析

中图分类号：ＴＪ４１０．３３３文献标志码：Ａ
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＮｅｗＤｏｕｂｌｅ
ＳｈａｐｅｄＣｈａｒｇｅＬｉｎｅｒＦｏｒｍｅｄＰｅｎｅｔｒａｔｏｒ
ｃｈａｎｇｅｂａｓｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅｓｐｅｅｄｉｓａｂｏｕｔ１８９３ｍ／ｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｓｐｒａｙａｎｇｌｅＯｔｔｅｎｄｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｆｒｏｍ０．６９。ｔｏ２．２７。，ａｎｄｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆＥＦＰ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｏｕｂｌｅｓｈａｐｅｄｃｈａｒｇｅｌｉｎｅｒｆｏｒｍｅｄｓｅｒｉｅｓＥＦＰ，ａｎｅｗｄｏｕｂｌｅｓｈａｐｅｄｃｈａｒｇｅｌｉｎｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｐｒｏ —
ｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｒｏｆｍ１６４６ｍ／ｓｔｏ１７３８ｍ／ｓ，ｂｕｔｔｈｅａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏＬ／Ｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ３．６ｔｏ１．９．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｅａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒ — ｅｎｃｅｆｏｒｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｄｏｕｂｌｅｓｈａｐｅｄｃｈａｒｇｅｌｉｎｅｒｓｔｕｃｒｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅｓｈａｐｅｄｃｈａｒｇｅｌｉｎｅｒ；ＥＦＰ；ｍｕｌｔｉ — ｆｒａｇｍｅｎｔｓ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉ

基于双层药型罩成型装药的串联EFP

从图４中可以看出，双层球缺罩侵彻体形成机理是：轰波扫过药型罩后，近轴线的微元（为压爆靠称
垮微元）压跨，被因为压垮微元具有足够的径向速度，以运动到轴线上，刚运动到轴线的压垮微元并可但未发生分离（图４ｂ）此后压垮微元在轴线发生碰撞，见（），内外微元因具有速度差且相互之间没有牵连
生牵连作用，得翻转微元得到加速，使并逐渐与外罩微元分离（图４ｅ）见（）。这个阶段，内外罩之间会因为摩擦力而产生动量交换，此时摩擦力很小且作用时间短暂，但对两罩的速度影响不大。双层球缺罩毁伤元的形成取决于很多因素，些因素之间相互作用，响着双层球缺罩的形成过这影
而首先产生分离（图４ｃ～４ｄ）见（）（）。
远离轴线的微元（为翻转微元）没有足够的径向速度无法运动到轴线，称，因此开始阶段翻转微元的内外层速度相同，法分离。当压垮微元在轴线上碰撞并分离后，无内罩的压垮微元和翻转微元之间会产
表示远离炸药的药型罩，质量为ｍ。
２数值模拟
为了获得关于串联ＥＰ形成的更多数据，用有限元程序ＡＵＴＯＤＦ采ＹＮ一ｄ进行相应的数值模拟。２
算法的选择决定了双层药型罩数值模拟是否可行。对于串联ＥＰ的形成，Ｆ涉及到不同接触面的碰撞和

粉末药型罩在射孔弹上的应用研究

粉末药型罩在射孔弹上的应用研究摘要：药型罩作为射孔弹最重要的组成部分之一，其材料性能直接影响着聚能效应的发挥，物理化学性能直接决定了石油射孔弹的穿深性能，因此药型罩材料的性能是影响其能力的关键。

本文采用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件，对射孔弹进行了数值模拟研究，对金属粉末钨粉药型罩和紫铜药型罩射流成型和穿靶过程进行了分析。

关键词：粉末材料药型罩石油射孔弹一、引言石油射孔弹是油气田开发过程中使用的一种用于沟通油井套管和油气层的爆炸物。

其作用是在油井套管、水泥环和油气层之间产生一条油气流动的通道，使油气沿此通道进入油井套管中。

随着石油天然气开采技术的深入发展，油气层类型更复杂，为了提高油气井的产能，必须提高射孔弹的性能。

二、计算模型及材料模型1.计算模型石油射孔弹的爆炸作用过程是一种多物质相互作用的大变形运动，它包括装药爆炸、药型罩压垮、射流形成及拉伸等过程，用Lagrange方法难以准确模拟。

因此，本文采用多物质ALE方法和运动网格法来进行模拟。

而对于ALE方法而言，除了聚能装置外，还需建立足以覆盖整个射流范围的空气网格。

有限元网格模型采用1/4结构，并在模型的边界节点上施加压力流出边界条件，避免压力在边界上的反射。

计算模型采用某型射孔弹，壳体外径44mm，内径36mm，采用50°-47°锥角变壁厚药型罩。

2. 材料模型装药压装炸药，其中HMX含量为97%，其主要参数分别为：ρ=1.8g/cm3，D=7.94km/s，PCJ=31GPa，数值模拟中，炸药采用JWL状态方程来精确描述在爆炸驱动过程中爆轰产物的压力、体积和能量特性：三、计算结果分析图1给出了用LS-DYNA程序计算的粉末药型罩材料射流形成及其穿靶动态过程。

对紫铜和粉末药型罩射孔弹进行数值模拟后（图2）分析得知，粉末材料的药型罩的穿孔深度相比紫铜药型罩大大提高，模拟结果可以看出（图3）：该粉末药型罩在枪壁上产生的孔径较小，在套管上产生的射孔直径较大，这种效果更适合油田的实际开采要求。

双层含能药型罩K装药射流成型及侵彻性能试验

双层含能药型罩K 装药射流成型及侵彻性能试验双层含能药型罩K 装药射流成型及侵彻性能试验黄炳瑜，熊玮，张先锋，刘闯，杜宁，谈梦婷（南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094）摘要：为提高含能材料形成射流对目标的侵彻深度，设计了一种基于K 装药结构的Al/Ni‑Cu 双层含能药型罩聚能装药结构，其内层罩为无氧铜，外层罩为Al/Ni 含能结构材料。

分别开展了Al/Ni‑Cu 双层含能药型罩与Cu‑Cu 双层药型罩的聚能射流成型X 光试验、侵彻钢锭静破甲试验和对典型混凝土靶标的侵彻威力试验。

研究结果表明，双层含能药型罩K 装药起爆后可形成连续射流，侵彻的钢靶和混凝土靶中有明显的开坑区形成，但射流对侵彻过程的扩孔作用不明显。

Al/Ni‑Cu 双层含能药型罩可发挥动能和化学反应的联合侵彻毁伤效应，与Cu‑Cu 罩相比，在靶中形成射流堆积更少，对钢靶的侵彻深度和侵彻体积分别提高了20.1%和23.0%，对混凝土靶的侵彻深度和侵彻体积分别提高了17.2%和45.6%。

关键词：双层含能药型罩；K 装药；联合毁伤；扩孔作用；侵彻深度和侵彻体积中图分类号：TJ55；O385文献标志码：ADOI ：10.11943/CJEM20202311引言含能结构材料（也称活性材料）是将多种金属或金属与非金属以一定的工艺方法制备而成的混合物材料。

由含能材料形成的毁伤元撞击目标时，除了具有动能侵彻作用外，还会发生剧烈化学反应并释放大量热量，对目标造成更强的毁伤效果［1-3］。

为增强聚能装药射流的侵彻毁伤能力，特别是聚能射流的横向开孔能力，美国学者研究出一种称作“Barnie ”的含能药型罩聚能装药，这种含能药型罩聚能装药比同等尺寸下惰性药型罩装药形成的聚能射流对混凝土的侵彻孔径显著增大［4］。

含能结构材料的强度和释能特性一直是高效毁伤领域关注的热点问题之一，近年来越来越多的工作集中于研究含能结构材料应用于聚能装药药型罩，形成活性射流，以提高其侵彻破坏能力。

药型罩对聚能射流速度影响的数值模拟分析

收稿日期：０６— ９— ２２０００
维普资讯
－
９・０
河南科技大学学报：自然科学版
２００７焦
元，中炸药为１０其０个单元，型罩为３０个单元，算时间为５ｓ有限元计算模型如图２所示。８药６计０Ｉ，ｘ
摘要：了研究药型罩对聚能射流破元计算程序对聚能射流形成过程进行了数值模拟。在此基础上着重应用数值模拟方法分析了药型罩锥角、型罩壁厚、型罩形状对聚能药药
维普资讯
第２８卷第２期２００７年４月
河南科技大学学报：自然科学版
ＪｕｌｆＨｅａｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ：ａｕａｃｅｃｏｍａｎｎＵｎｖｒｉｏｃｅｃｎｅｈｏｏｙＮｔｒｌＳｉｎｅｏｙ
Ｖｏ＿Ｎｏ．ｌ２８２Ａｐ．ｒ２００７
文章编号：６２—６７（０７００８０１７８１２０）２— ０９— ４
药型罩对聚能射流速度影响的数值模拟分析
肖东胜戴红彬赵永玲谷青华，，，
（械２程学院ａ军械技术研究所；．础部，北石家庄０００）军／２．ｂ基河５０３
程为绝热过程。
炸药和药型罩均采用二维实体单元进行划分，划分２１０个单共６

金属与非金属双层药型罩射流形成及侵彻仿真

收稿日期：2019-03-10 作者简介：李文国（1969-），男，山东青州人，高级工程师，学士，研究方向：弹药工程；张健（1970-），男，吉林长春人，高级工
程师，学士，研究方向：弹药工程；李艳飞（1975-），女，辽宁昌图人，工程师，学士，研究方向：弹药强度仿真。
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Equipment Manufacturing Technology No.07，2019
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在数值模拟过程中选用非线性显示动力学软件 AUTODYN 进行计算，该软件集成了有限差分、计算流体动力学和流体编码的多种处理技术，可模拟各类冲击响应、高速/超高速碰撞、爆炸及其作用问题[9]。在算法的选择上采用 Euler-2D Multi-material 方法，整个计算模型分为四部分，分别为空气、外罩、内罩以及炸药，其中外罩非金属材料分别为尼龙、聚乙烯以及橡胶，同时为了与铜铝复合药型罩进行对比，外罩的材料还要包括金属铝，内罩材料选择最常用的药型罩材料铜，所有材料模型均选自 AUTODYN 自带材料库，其中空气材料选为 Air，状态方程为理想气体状态方程；铝选为 AL7039，材料密度为 2.77 g/cm3，状态方程和强度模型分别为 Shock 和 Johnson Cook，剪切模量和屈服应力分别为 27.6 GPa 和 33.7 MPa；尼龙材料选为 NYLON，材料密度为 1.14 g/cm3，其状态方程和强度模型分别为 Shock 和 von Mises；聚乙烯和橡胶分别选择 POLYETHYL 和 PLOYSTYREN，密度分别为 0.915 g/cm3 和 1.044 g/cm3，状态方程都为 Shock；铜材料选为 Cu-OFHC，此材料密度为 8.96 g/cm3，状态方程为 Linear，体积模量为 129 GPa，强度模型同样为 Johnson Cook，剪切模量和屈服应力分别为 46 GPa 和 90 MPa；炸药选择 COMP B，密度为 1.717 g/cm3，状态方程为 JWL，爆速为 7 980.001 m/s，单位体积能量为 8 500 MJ/m3，爆压为 29.5 GPa。

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ａｈｕｓｄａｅｎｈｐｃｅｗｅｎｔｅｄｕｌｙｒａｅａｎｌｅｃｏｔｅｃａａｔｒｓｉｏｈｅｒｍｆｒｎ — ｓｔｅｏｔｉｅｌｙｒａｄｔｅｓａｅｂｔｅｈｏｂｅｌｅｓｈｖｎｉｆｕｎｅｔｈｈｒｃｅｉｔｆｔｅｊｔｆｏＤ１ａｃＣＩｏｍｉｇＦｃａｇ．ＲｅｓｎｂｙａｊｓｉｇｔｅｏｔｉｅｃｖｒＳｍａｅｉｌｎｈｐｃｃｗｅｎｔｅｌｙｒａｅｐｔｒｖｈｅｆｒｎｅｏｈｒｅａｏａｌｄｕｔｈｕｓｄｏｅｔｒｄｔｅｓａｅｂｔｅｈｅｓｃｎｈｌＯｉｏｅｔｅｐｒｏｍａｃｆｎａａａｍｐ
ＣｏｃｌＬｉｅｒｉ。ｈｒｅｎｉａｎｒＦｏｍｎｇＦ＿ａｇｃ
ＩＵｕｏ，ＡＮＧｎｏｕＸｉｇｕＬＩＺｅｇｙ
（ｈｏｌｏｆＭｅｈｒｎｉｓＥｎｇｎｅｒｎｇ。ＮｏｒｈＵｎｖｒｉｙｏｉａ，Ｔａｙｎ０３０５１，Ｃｈｉａ）ＳｃｏｃａｔｏｃｉｅｉｔｉｅｓｔｆＣｈｎｉｕａ０ｎ
鲁修国，增友梁
（北大学机电工程学院，原中太００５）３０１
摘要：了研究Ｆ装药双层药型罩射流的形成过程，用Ｌ－ＹＮ软件对Ｆ装药条件下的双层药型罩射为应ＳＤＡ流进行了数值模拟，讨了不同外罩材料和不同内外罩间距对双层药型罩射流特性参数的影响。结果表明：探Ｆ装药条件下，层罩外罩材料及罩间距对射流的特性有不同程度的影响，理调整外罩材料与罩间距有助双合
第３Ｏ卷第６期２ｌＯＯ年１２月
弹
箭
与
Hale Waihona Puke 制导学报
Ｖｏ．ＯＮＯ１３．６Ｄｅｃ２０ｌＯ
ＪｕｎｌｆＰｏｅｔｌｓｏｒａｒｊｃｉ，Ｒｏｋｔ，ＭｉｓｌｓａｄＧｕｄｎｅｏｅｃｅｓｓｉｎｉａｃｅ
Ｆ装药双层药型罩射流性能的数值研究
药型罩的内外两层问
产生一定的间距，两即
锥式药型罩、形药型罩等新型药型罩结构并作］ｗ
了相应的研究与试验。而针对与分离式装药类似的Ｆ装药｜条件下的双层药型罩射流的研究报道较少，６目前公开发表的资料中，有试验结果，有设计思仅没
ｔｅｊｔｈｅ．
Ｋｅｗｏｄ：－ｈｒｅｄｕｌｙｒｄｌｅ；ｕｒａｉｌｔｎｙｒｓＦｃａｇ；ｏｂｅｑａｅｅｉｒｎｍｅｉｌｍｕａｉｎｃｓｏ
装药研究提供一种新的选择。
Ｏ引言
装甲防护技术的发展不断对聚能装药结构提出
ｄｆｒｎｐｃｅｗｅｎｔｅｌｙｒｎｃａａｔｒｓｉｓｏｈｅｒｍｗｅｅｄｓｕｓｄｉｅｅｔｓａｅｂｔｅｈｅｓｏｈｒｃｅｉｔｆｅｊｔｆｏＤＩｆａｃｔＣＩｒｉｃｓｅ．Ｔｈｅｕｔｈｗｓｔａｈｔｒａｕｅｅｒｓｌｓｏｈｔｅｍａｅｉｌｓｄｔ
于改善射流性能。关键词：Ｆ装药；层药型罩；值模拟双数中圈分类号：Ｊ１．３Ｔ４０３３文献标志码：Ａ
ＴｈｍｅｉａｉｕａｉｎｏｅｒｔｏｆＤｏｂｅｌｙｒｄｅＮｕｒｃｌＳｍｌｔｏｎＪｔＦｏｍａｉｎｏｕｌ—ａｅｅ
ＡｂｔａｔＩｒｅＯｓｕｙｔｅｆｒｔｎｏｅｒｍｏｂｅｌｙｒｄｃｎｃｌｉｅ（ｏｍｉｇＦｃａｇ，ｔｅＩ — ｓｒｃ：ｎｏｄｒｔｔｄｈｏｍａｉｆｔｆｏｄｕｌａｅｅｏｉａｌｒＤＩ）ｆｒｎ — ｈｒｅｈ．ＤＹＮＡｐｏｒｍｏｊ－ｎＣＩＳｒｇａ
ｗａｓｄｆｒｓｍｕｌｔｎｈｏｍａｉｏｅｓｏｈＩｆｍｉｃｒ．ＴｈｆｅｔｏｆｅｅａｅｉｌｔｉａｅｎｓｕｅｏｉａｉｇｔｅｆｒｔｏｎｐｒｃｓｆｔｅＤＩＣｏｒｎｇＦ－ｈａｇｅｅｅｆｃｆｄｉｆｒｎｔｍｔｒａｓｏｆｏｕｓｄｅｌｙｒａｄ
１Ｆ装药双层药型罩结构描述
Ｆ装药条件下的
双层药型罩是使双层
新的要求，成型装药的研究日益得到重视。为了提高聚能装药的威力，们对装药、轰波形、型罩材料人爆药
以及药型罩结构等方面进行了大量研究，提了双锥形药型罩ｌ、心装药药型罩 ¨ 、离式药型罩、＿空】］２分］环