含能破片对带壳炸药的引燃机理及抛射强度研究

论文摘要

含能破片为一种含能材料复合结构破片,当破片以较高速度碰撞并侵彻到目标内部时,破片内的燃烧元或杀伤元素燃烧或爆炸,可提高对目标的毁伤能力。本文进行了引燃式含能破片的方案设计,并对含能破片撞击、引燃带壳炸药的机理进行了理论分析与实验验证。理论计算与实验表明本文采用的破片结构及含能材料能较好的冲击引燃带壳炸药,与普通破片相比较,可显著提高毁伤效率,破片设计方案及含能材料配方具有较好的应用前景。战斗部抛射破片过程及其作用具有高度的复杂性,精确的理论分析比较困难,本文在对破片战斗部结构及作用机理研究分析的基础上,建立了一种典型结构的破片战斗部三维有限元模型;利用有限元程序LS-DYNA,模拟了主炸药的起爆、爆轰波的传播、缓冲衬的作用及对破片的初始驱动过程,通过数值模拟,分析了不同主装药材料、主装药直径,起爆方式,缓冲衬材料、缓冲衬厚度,端盖材料对破片的速度及压力影响,为此类战斗部设计提供了有益参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 含能破片国内外研究现状和发展趋势
• 1.2.1 破片战斗部研究的发展历程
• 1.2.2 含能破片国内外研究现状和发展趋势
• 1.3 本文所做的工作
• 1.4 本课题的研究方法
• 2 含能破片总体设计
• 2.1 含能破片的原理
• 2.2 含能破片的总体设计
• 2.2.1 含能破片的总体结构
• 2.2.2 含能破片的材料选取原则
• 2.3 含能材料含能方式和含能量大小分析
• 2.4 含能破片的能量释放方式
• 2.5 本章小结
• 3 含能破片对带壳炸药的引燃机理研究
• 3.1 含能破片对带壳炸药的引燃机理研究
• 3.1.1 含能破片对目标冲击过程中的能量转化
• 3.1.2 含能材料的燃烧过程及燃烧模型
• 3.1.3 含能材料的热力学分析与计算
• 3.2 含能破片引燃试验
• 3.2.1 试验设计
• 3.2.2 试验结果及说明
• 3.2.3 试验分析及结论
• 3.3 本章小结
• 4 含能破片驱动抛射过程数值模拟
• 4.1 数值计算理论基础
• 4.1.1 有限元法概述
• 4.1.2 LS-DYNA程序的功能
• 4.1.3 接触—碰撞界面算法
• 4.1.4 流—固耦合数值算法
• 4.2 含能破片战斗部的简要基本结构
• 4.3 计算方案设计及材料模型
• 4.3.1 计算方案设计
• 4.3.2 材料模型及状态方程
• 4.4 数值模拟结果
• 4.4.1 含能破片驱动抛射过程
• 4.4.2 含能破片抛射过程中的速度情况
• 4.4.3 含能破片抛射过程中受的压力情况
• 4.5 本章小结
• 5 含能破片驱动速度及破片抛射强度分析
• 5.1 破片初速的理论分析
• 5.2 速度与战斗部各参数的关系
• 5.2.1 主装药的影响
• 5.2.2 缓冲衬的影响
• 5.2.3 战斗部端盖的影响
• 5.3 含能破片抛射时受力理论分析
• 5.4 含能破片抛射时压力与战斗部各参数的关系
• 5.4.1 主装药的影响
• 5.4.2 缓冲衬的影响
• 5.4.3 战斗部端盖的影响
• 5.5 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 结论
• 6.2 有待于进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献