有效射流与药型罩材料的分配关系
辅助药型罩材料对超聚能射流性能影响的数值模拟
辅助药型罩材料对超聚能射流性能影响的数值模拟石军磊;刘迎彬;胡晓艳;张旭光【摘要】为了研究超聚能射流形成过程中辅助药型罩材料对射流性能的影响,利用AUTODYN-2D软件,采用高精度多物质求解器Euler-2D Multi-material对辅助药型罩材料分别为Wu、Cu、Fe,锥形药型罩材料为Al的截顶辅助药型罩超聚能装药进行模拟.结果表明,与传统聚能装药相比,超聚能装药结构形成的射流性能更优.辅助药型罩材料密度越大,超聚能射流形态和连续性越好;超聚能射流具有更高的头部速度和能量.用Wu、Cu、Fe作辅助药型罩材料时,超聚能射流的最大速度分别为14400、13300和13100m/s,最大能量分别为10.2×107、8.5×107、7.5×107J/kg,并且材料密度越大,起爆后相同时刻的射流形态越细越长.%To study the effect of material of additinal liner on the jet performances in the hypercumulation formation process, the numerical simulation of hyper shaped charge of a trunconical additinal liner, with material of additional liner is Wu,Cu and Fe, respectively and material of conical shaped charge liner is Al, was carried out using AUTODYN-2D simulation software and high precision multi material solver Euler-2D Multi-material.The results show that the maximum velocity of hypercumulation of additional liner material as Wu,Cu and Fe are 14400,13300 and 13100m/s, respectively, the maximum energy are 10.2×107, 8.5×107 and 7.5×107J/kg respectively, and the hypercumulation after detonation becomes slender and longger after the density of the material increases.【期刊名称】《火炸药学报》【年(卷),期】2017(040)001【总页数】6页(P69-74)【关键词】AUTODYN;超聚能射流;辅助药型罩;数值模拟【作者】石军磊;刘迎彬;胡晓艳;张旭光【作者单位】中北大学化工与环境学院,山西太原 030051;中北大学化工与环境学院,山西太原 030051;中北大学化工与环境学院,山西太原 030051;中北大学化工与环境学院,山西太原 030051【正文语种】中文【中图分类】TJ55;TJ4103+33在反装甲聚能装药战斗部中，聚能金属射流得到了广泛应用。
灰关联分析聚能装药药型罩对射流性能的影响
ｚ（） 在ｋ ／ 对 ｋ 时刻的关联系数 （ 见表２ ）。
２２ 灰 关联数 据作 集 中处理 ， 求关 联度 的方法有 面积 法 与平 均值 法 ，本文使 用
平均 值法 ，其 定义 如 下 ：
较数Ｙ（ｏ ｘ，３的情况可 以来表示 比较 曲线 ＯＸ， ２Ｘ ） ，
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ ０３３ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １７ — ８ １ ０ １０ — ８ — ４ Ｊ１． ３ ６２ ４ ０ （ １）３０ ６ ０ ２
聚 能装药 是 一种传 统 的战斗 部 ，在炮 弹 、火 箭 弹及 导弹 中得 到 了广 泛应 用 。它利 用金 属射 流
本 文采用 如 图ｌ 示 的聚 能装药 的基本结 构 。 所 该几 何模型 由炸药 、 性罩两部 分组成 。 要研究 药 主 药 型罩 的影 响 ， 故装药 结构在本 文设成 定值 。 能 聚 装 药 的装药 长径 比１ ；壳体 的壁厚 １ ０ｎｌ；起爆 ． ２ ． ｌＩ ５ Ｔ
方式 为顶端 中心 点起 爆 。 药型罩 的锥角 分别选６ 。 ０、
１ 聚 能装药 形成 射流 的数 值模 拟 ． ４
用显 式有 限元 程序 Ｌ ． ＹＮ 对 聚能装 药 结 ＳＤ Ａ
■
构数值 模 拟 ，其 中一种 方 案 的射 流成 型 图如 图 ３ ，
２ 不 同方 案射 流 的结果 见表 １ ４种 。
图 １ 药 型 罩 及装 药平 面 结 构 图
６ 罩高 ；ａ 罩项角 ； 一装药 直径 ；＾ 装 药高 度 一 一 一
料为紫 铜／ ，金 属材 料采 用Ｊｈ ｓｎｃｏ材 料模 钢 ｏｎｏ．ｏ ｋ 型￣Ｇｒｎｉ ｎ Ｉ ｕ ｅｓ 状态 方程 ，Ｊｈ ｓｎｃｏ 材 料模 型 ｅ ｏｎｏ．ｏ ｋ 是描 述在 大变 形 、高应变 率和 高温 条件 下 的本结 构模 型 ，其典 型 的应 用包 括爆 炸成 型 、弹道侵 彻
药型罩壁厚对聚能射流影响的数值模拟
Ｚ ＨＡＮＧ ｉ Ｕ Ｈｕ— Ｏ， Ｚ ＡＯ ｎ ｄ ｎ Ｓ Ｈ Ｈａ －ｏ ｇ， Ｗ ＡＮＧ ｎ Ｆａ ｇ， ＺＨＡＮＧ ｈ － Ｓ ｕ￣ａ
（ ｐ ｒｍ ｅ ｆＭ ｅ ｈ ｎｃ ｎ ｅ ｔｏ ｉ ｇｎ ｅ ｉｇ，Ｎｏ ｔ ｉｅｓｔ ｆＣｈ ｎ ，Ｔａｙ ａ Ｄｅ ａ ｔ ｎｔｏ ｃ ａ ｉｓａ ｄ Ｅｌｃ ｒ ｎｃＥｎ ｉｅ ｒｎ ｒｈ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｏ ｉ ａ ｙ ｉｕ ｎ，Ｓ ａ ｘ ３ ０ １，Ｃｈｎ ） ｈ ｎ ｉ０ ０ ５ ｉａ
中图分 类号 ：Ｔ ４ ０ ３ ３ Ｊ １． ３
文献标 识码 ：Ａ
Ｎｕ ｅ ｉａ ｉ ｕａ ｉｎ ｏ ｆｃ ｆＳ ａ ｅ ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ｅＤｉｆｒ ｎ ａｌＴ ｉｋ ｅｓｓｏ ｎ ｒ ｍ ｒｃ ｌ ｍ ｌｔ ｆＥｆｅ ｔ ｈ ｐ ｄＣｈ ｒ ｅＪ ｔｏ ｈ ｆｅｅ ｔＷ ｌ ｈｃ ｎ ｓｅ ｆＬｉ ｅｓ Ｓ ｏ ｏ
药 型 罩 壁 厚 对 聚 能射 流 影 响 的数 值 模 拟
张会锁 ，赵捍东 ，王 芳，张树 霞
（ 中北 大 学 机 械 电 子 工 程 系 ，山西 太 原 Ｏ ０ ５ ） ３Ｏ １
摘要 ：利用 Ａ ＹＳ Ｌ ＮＳ ／ ＤＹ ＮＡ３ Ｄ有限元分析软件 ， 同种装药条件下 ， 在 分别 对 ３ 种不 同壁厚药 型罩 的 １ ７型石油射 孔 ２
辅助药型罩对射流性能的影响
辅助药型罩对射流性能的影响
樊金欣;焦志刚;马辰昊
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2024(14)1
【摘要】辅助药型罩结构能实现超聚能效应,有效地提高破甲威力。
为了研究辅助药型罩对射流性能的影响,设计一种辅助型双锥药型罩,通过AUTODYN数值模拟的方法,分析辅助药型罩材料和结构对射流性能的影响。
结果表明,当主药型罩采用铜,辅助药型罩材料为钨时,射流综合性能优异;设计主药型罩大锥角70°,小锥角40°,壁厚2 mm,辅助药型罩厚度在2~6 mm时,随着厚度增加,射流性能改善,6 mm时射流性能最佳,辅助药型罩直径在20~28 mm时,26 mm时射流综合性能最佳。
【总页数】4页(P59-62)
【作者】樊金欣;焦志刚;马辰昊
【作者单位】沈阳理工大学装备工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TJ410.2
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2.辅助药型罩材料对线型聚能射流性能\r影响的数值仿真
3.辅助药型罩材料对截顶药型罩形成高速射流的影响
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5.辅助药型罩尺寸大小对半球形药型罩射流成型影响的数值模拟
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药型罩材料技术基本要素探讨
第５期
赵腾等： 药型罩材料技术基本要素探讨
７９
２ 药型罩的物理对称性要素的分析
所谓药型罩材料的物理对称性， 是指药型罩在制 作过程中是否达到理论密度； 是否形成织构及织构的 强弱； 药型罩材料的晶粒大小、形状、均匀性。总之， 就 是能否得到均匀细小的等轴晶。就这三个问题分别进 行讨论。 ２．１ 材料的密度问题
０２１３６２０１－ ０７ ， ２００４． ［ ８］ 郭旭涛， 李培杰， 曾大本，等．混合稀土去除再生镁合金中的
夹杂［ Ｊ］ ．有色金属学报， ２００４， １４（ ８） ： １２９９． ［ ９］ 高 洪 涛 ， 吴 国 华 ， 丁 文 江 ， 等． Ｎａ２Ｂ４Ｏ７ 对 镁 合 金 旧 料 组 织 和
性能的影响［ Ｊ］ ．特种铸造及有色合金， ２００５， ２５（ ２） ： ６５． ［ １０］ 吴国华， 邹宏辉， 翟春泉， 等．ＴｉＯ２ 对镁合金废旧料组织性能
药型罩是聚能装药的关键部件， 药型罩材料， 几何 形状和尺寸以及加工工艺的选择， 对破甲深度都有显 著的影响。
本文涉及到的内容仅限于药型罩材料及加工工 艺， 不涉及药型罩的结构设计。
药型罩材料技术是提高破甲弹侵彻性能的关键技
术。纯铜是普通药型罩和爆炸成型弹丸用药型罩普遍 使用的材料， 为了适应高侵彻性能战斗部的发展， 国内 外 还 研 究 了 钽 、钼 、镍 、钨 、铀 、铼 、铁 、铝 、银 、锆 和 金 等 单金属药型罩材料。此外， 还研究了 Ｗ－ Ｃｕ（ 伪合金） ， Ｔａ－ Ｃｕ、Ｔａ－ Ｗ、Ｒｅ－ Ｃｕ、Ｎｉ 合金等。
Ｖｏｌ．３０ Ｎｏ．５ Ｓｅｐｔ．， ２００７
药型罩材料技术基本要素探讨 ＊
赵腾， 罗虹， 贾万明， 马少华， 张全孝
（ 中国兵器科学研究院 宁波分院， 浙江 宁波 ３１５１０３）
钨铜合金材料_药型罩
高速锤问题
钨铜合金用高速锤击打的参数： 预热 900℃，2h； 打击气压 1.0-1.1MPa； 高度 最低刻线； 模具尺寸 Ø70&Ø90 原材尺寸比模具小1mm 由于高速锤液压油已被抽干，用到轧制系统中，高速 锤暂时无法使用。
谢谢大家！
钨铜合金药型罩
钨铜合金是一类以 W 元素为主要成分（钨含量为 80%~98%）， 加入少量的 Cu等元素组成的合金体系，具有高密度、高熔点和良好 的塑性等特点，是较为理想的药型罩材料。 优点：钨铜合金罩综合了钨的高密度和铜的延性，相比于紫铜罩具有
更高的破甲威力和聚能效果。
缺点：钨与铜不能互相溶解，且由于二者密度差较大，压制成型时极 易形成比重偏析造成药型罩密度分布不均匀。
钨铜药型罩问题点
钨铜合金作为药型罩的理想材料，但在制备过程中还存Байду номын сангаас较多的问题，钨铜 合金界面结合强度差，材料成型困难；其穿深对炸高变化比较敏感，只宜在 较低炸高条件下使用。
几点想法： （1）常规方法得到的钨铜合金致密度差，密度分布不均，可以采用更有 效的混粉或成型方法制备，包括等静压成型等； （2）改变烧结温度，获得更好的界面结合强度； （3）关于分层来做药型罩的问题，是否会造成稳定性差的问题； （4）如果致密度和结合强度能得到改善，再利用公司的优势，将材料轧 制成板材，通过旋压、冲压或锻造的方法制备钨铜合金药型罩材料。
破甲弹示意图
药型罩形状：
关系到射流流速、破甲深度、破 甲稳定性等，而锥形药型罩因其威力 和破甲稳定性都较好，加工工艺也简 单，是最常用的形状。 药型罩壁厚是口部直径的2%-3%， 中口径破甲弹药型罩壁厚在2mm左右。
金属射流：
破甲弹装药爆炸产生的冲击波到达药 型罩后强烈压缩金属，形成高温、高速、 高压金属射流。射流前端的速度可达80009000m/s，温度通常在900℃~1000℃左右。
切分药型罩对射流形成及其侵彻能力影响的数值模拟研究
２ 王凤英 ， 刘天生 ， 苟瑞君 ， 等． 钨铜 镍合 金药型 罩研究 ． 兵 工学 版， ２ ０ ０ １ ； ２ ２ （ １ ） ： ｌ １ ２ 一ｌ １ ４
Ｗａ ｎ ｇ Ｆ ｅ ｎ ｇ ｙ ｉ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ ｕ Ｔ ｉ ａ ｎ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｇ ｏ ｕ Ｒ ｕ ｉ ｊ ｎ ｎ ， ｅ ｔ ａ １ ．Ａ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｕ ｎ ｇ —
‘
１ 胡忠武 ， 李 忠奎， 张廷杰 ， 等． 药型罩材料的发展 ．稀有技术材料
与工程 ， ２ ０ ０ ４ ； ３ ３ （ １ Ｏ ） ： １ ０ ０ ９ －１ ０ １ ２ Ｈ ｕ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｗ ｕ ， Ｌ ｉ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｋ ｕ ｉ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｔ ｉ ｎ ｇ ｊ ｉ ｅ ， ｅ ｔ ａ １ ．Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｐ ｒ ｏ ￣ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ
１ １ ２
科
学Байду номын сангаас
技
术
与
工
程
１ ５卷
３ 结论
本研究 根据 对 聚能射 流 的形 成 和侵彻 能力 的数 值 模 拟可 以得 出 以下结 论 。 （ １ ） 切 分药 型罩 可 以有 效减 小 其所 形 成 射 流 的 杵 体 直径增 加射 流 的拉伸 长度 ， 提 高 药 型 罩 材料 的
参 考 文 献
ｏ ｆ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ｇ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｎ ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｃ ｈ ｒｇ ａ ｅ ｊ ｅ ｔ ．Ｍｉ ｎ —
ｉ ｎ ｇ Ｒ ＆ Ｄ， ２ ０ ０ ９； ２ ９ （ ６ ） ： ９ ８ —１ ０ ５
药型罩对聚能射流速度影响的数值模拟分析
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－
９ ・ ０
河 南 科 技 大 学 学 报 ：自 然 科 学 版
２０ ０７焦
元 ， 中炸 药为 １ ０ 其 ０个单 元 ， 型罩 为 ３ ０个单元 ， 算 时间 为 ５ ｓ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
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第２ ８卷 第 ２期 ２０ ０ ７年 ４月
河 南 科 技 大 学 学 报 ：自 然 科 学 版
Ｊ ｕ ｌ ｆＨｅ ａ ｉ ｅｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ： ａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｏ ｍａ ｎ ｎ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎ ｔ ｒ ｌＳ ｉ ｎ ｅ ｏ ｙ
Ｖｏ ＿ Ｎｏ． ｌ２８ ２ Ａｐ ． ｒ ２０ ０７
文章 编 号 ：６ ２—６ ７ （ ０ ７ ０ ０ ８ ０ １７ ８ １ ２ ０ ） ２— ０ ９— 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 ０ ００ ） 军 ／ ２ ． ｂ基 河 ５ ０ ３
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 ２ １０个 单 共 ６
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２ ０ １ ３年 ８月
兵
工
学
报 Βιβλιοθήκη Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ． ８ Ａｕ ｇ． ２０１ ３
ＡＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭ ＥＮＴＡＲＩ Ｉ
有效 射流 与药 型罩材 料的分配关 系
侯 秀成 ，蒋建 伟 ，陈智 刚
（ １ ．北 京 理 工 大学 爆 炸 科 学 与 技 术 国家 重 点 宴 验 室 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ； ２ ．中 北 大 学 机 电工 程 学 院 ，山西 太 原 ０ ３ ０ ０ ５ １ ）
ｏ ｆ ｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ｉ ｓ ａ ｔ ｈ ｉ ｎ— ｗａ ｌ ｌ ｃ ｏ ｎｅ ｗｉ ｔ ｈ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｌ ｏ ｎｇ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｔｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｓ ｔ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｕ ｓ ｅ －
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中 图分 类号 ： Ｔ Ｊ ４ １ ０ ． ３ ３ 文献 标 志码 ： Ａ 文章 编号 ：１ ０ ０ ０ － １ ０ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ － ０ ９ ３ ５ － ０ ７
ＤｏＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ ． １ ０ ９ ３ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ８ ． ０ ０ ２
摘要 ：应 用 Ｌ Ｓ — Ｄ Ｙ Ｎ Ａ及 动态 示踪 点处 理方 法 ， 研 究典 型聚 能装 药有效 射流 与 药型 罩材 料 的细 微 分配 关 系。取 临界 侵 彻速度 为 ２ ｋ ｍ ／ ｓ ， 将 有 效 射 流按 速 度 分 布 分 为 高 速 （ ． ≥５ ｋ ｍ ／ ｓ ） ，次高 速 （ ４ ｋ ｍ ／ ｓ ≤＇ ３ ／ ｊ ＜５ ｋ ｍ ／ ｓ ） ，中速 （ ３ ｋ ｍ ／ ｓ ≤ ｉ ＜ ４ ｋ ｍ ／ ｓ ） 和低 速 （ ２ ｋ ｍ ／ ｓ ≤口 ； ＜ ３ ｋ ｍ ／ ｓ ） ４个 区间段 。结果 显示： 药型罩 的有效 区域 为 一变壁 厚 的 薄壁锥 形体 ， 高速段 为 药型罩 顶部 内表 面往 里 ０ ． １ ２倍 壁 厚 ， 其低 速段 最 厚处 为 药型 罩 内表 面 往里 ０ ． ４ ６倍 罩 壁 厚 ， 距 药型 罩底 端约 ０ ． ２倍 的罩 高 范 围内不形 成 有 效射 流。 药 型罩 内表 面材 料在 形成 射流 时呈渐 进 分层 剥 离、 ， 有效 区域 与 药型 罩壁 厚及 质 量 比 例 沿罩 轴线 方 向均 为指 数分布 。 可为 高效 聚 能装 药及 复合 药 型罩研 究提供 参考 。 关键 词 ：兵 器科 学与技 术 ；聚 能装 药；药型罩 分界 面 ；数值 模 拟 ；示踪 点