摘要：为了研究快速烤燃(火烧)条件下炸药装药内/外隔热复合结构(内隔热材料/外阻燃材料)的热防护效应,对多种内/外隔热复合结构的炸药装药进行多点测温快速烤燃试验,得到火焰场和炸药装药各测点的温度-时间曲线及装药点火响应时间。开展内/外隔热复合结构炸药装药快速烤燃数值模拟,获得内/外隔热复合结构对装药快速烤燃点火响应时间的影响规律。研究结果表明:在快速烤燃过程中,外阻燃材料由于火烧变性存在导热增强及隔热减弱效应,在数值模拟中需考虑该效应;无论使用单独的隔热/阻燃材料还是使用内/外隔热复合结构,炸药装药的点火响应时间均随着材料涂覆厚度增加而延后,其中内/外隔热复合结构具有更好的热防护能力;点火位置均发生在装药端面棱角处,装药点火后反应烈度不受内/外隔热复合结构影响,反应等级均为爆燃;对于一定热防护性能范围内的隔热阻燃材料,壳体外表面涂层材料是耐高温纳米隔热材料、壳体内表面涂层材料是高效隔热防护材料时复合结构的隔热效果最好,并且当需求的隔热效果给定时,可考虑优先增加壳体外表面涂层的涂覆厚度,实现以最小涂覆厚度的内/外隔热复合结构满足所需的隔热效果。研究成果可为提升弹药热安全性设计提供参考。

摘要：为实现以学生为主角的教学理念,结合毁伤力学在线教学过程把控、实践类内容传授等方面的需求,以加深学生对战斗部及其毁伤效应基础知识的理解、形成对武器高效毁伤的科学认识为教学目标,以翻转课堂的教学理论为依据,探讨了毁伤力学翻转课堂研究型教学设计方法,建立了融合思政引领、“启发式”问题链驱动及演示仿真实践等线上线下“多维”互动的翻转课堂新型教学模式,打通了学生从武器原理到作战应用的知识链路,培养了学生自主学习、融会贯通、解决实际问题和创新实践能力,提升了毁伤力学课程的教学效果。

摘要：针对异型截面侵彻弹体的工程应用需求,围绕椭圆截面侵彻弹体结构响应及优化设计问题开展研究。引入无量纲壁厚系数,改进了椭圆截面弹体参数化表达式;以提高短轴惯性矩和静矩、降低短轴方向结构响应为目标,开展了椭圆截面弹体抗弯优化设计。基于152 mm口径轻气炮开展了椭圆截面弹体反弹道侵彻试验研究,获得了软回收试验弹体的弯曲挠度结果;开展了试验工况的数值模拟研究,提取了数值模拟中弹体的变形结果;建立了椭圆截面侵彻弹体弯曲结构响应计算模型,利用此模型对试验弹体变形情况进行了计算。与原椭圆截面弹体相比,优化后截面短轴惯性矩、静矩提高比例约为16%,试验弹体弯曲挠度降低比例约为25.3%,数值模拟及理论模型计算结果与试验结果较为相符,验证了本文优化设计方法的有效性,可为工程设计提供参考。

摘要：为支撑陶瓷复合装甲的结构设计,研究不同厚度比陶瓷/金属复合装甲的弹道防护性能。通过陶瓷/金属复合结构抗侵彻性能弹道实验及数值模拟研究,完成有限元-光滑粒子流体动力学耦合计算模型的校验;模拟长杆弹撞击陶瓷复合装甲过程,分析装甲陶瓷与金属背板厚度比对界面击溃效应影响,获取不同厚度比陶瓷/金属复合装甲抗弹性能。研究结果表明:陶瓷复合装甲存在两种主要防护机制;当弹体速度小于1000 m/s,随着陶瓷厚度从15 mm增加至25 mm,复合装甲的界面击溃驻留时间能够提高一倍以上,期间弹体耗能最高可达50%;当弹体速度大于1000 m/s时,侵彻阶段的耗能占据弹体动能损失的主导,期间最高耗能可达85%;当金属与陶瓷的厚度比为2∶1时,复合结构使弹体具有较长的界面驻留时间,并实现较高的弹道防护效能。

摘要：材料的动态剪切性能参数是进行弹箭及装甲防护系统设计的重要基础。由于目前所采用的拉伸剪切试样在应力均匀性及受力状态方面仍存在问题,给测试结果的准确性带来影响。采用数值模拟对5种常见拉伸剪切试样进行了对比分析,并针对现有问题设计出一种新型拉伸剪切试样。该试样在准静态、动态加载下应力分布均匀而且接近纯剪切的应力状态,适合在大应变率、大应变范围内对材料的剪切力学性能进行准确测试。通过与压缩加载下双剪切试样的测试结果进行对比,发现两种试样获得的应力-应变曲线吻合较好,而且新型试样具有更长的塑性流动段。采用有限元软件对TC4钛合金试样的变形及断裂过程进行了模拟,并通过与高速摄影结果进行对比发现两者剪切区的变形及裂纹扩展情况相互吻合,从而验证了试样设计及数值模拟结果的有效性。

摘要：发射弹体作为激励物破碎高强度岩石实现样品采集在近地小行星(NEA)取样方案中备受关注。为研究可变形异型弹体撞击高强度岩石的弹靶作用过程及岩石破碎机理,设计花瓣形贯穿式、花瓣形非贯穿式与圆卵形贯穿式3类弹体,基于57 mm轻气炮和14.5 mm弹道枪开展低速(71.4~280.0 m/s)与高速(453.0~612.0 m/s)撞击单轴抗压强度180 MPa高强度玄武岩实验,获得不同构型和入射速度下弹体变形模式、反射速度及反射动能比、岩石破碎区直径、开坑深度及碎岩质量变化规律。实验结果表明:低速撞击下,两类花瓣形弹体的反射速度较圆卵形弹体降低了约21.9%~42.8%,且具有更低的反射动能比;高速撞击下,花瓣形非贯穿式弹体的弹靶作用过程为多点同步撞击与泰勒杆式撞击两段式过程,其碎岩质量约为花瓣形贯穿式弹体的3倍。研究结果为可变形异型弹体构型设计、高强度岩石破碎机理研究提供实验验证与研究思路。

摘要：为支撑超高声速导弹终点毁伤理论设计,适应异型弹体穿甲力学基础理论发展需求,非对称异型弹体贯穿金属薄板的穿甲特性及靶板损伤机理是当前亟需解决的关键科学问题。开展上下非对称结构异型弹体正/斜贯穿多层间隔921A薄钢板实验,基于Abaqus/Explicit、VUMAT和Python子程序开展数值模拟研究,分析弹体速度变化及偏转特性,结合靶板破坏形貌和能量耗散分析靶板损伤机理,讨论了研究结果在实际工程应用中的适用性。研究结果表明:上下非对称结构异型弹体具有维持弹体姿态稳定的特点,初速低于600 m/s时速度降和弹道极限随倾角的增加而增大,靶板破坏模式以剪切冲塞、瓣裂和整体横向变形主导,初速高于600 m/s时同初始倾角的弹道极限曲线重合,无量纲速度降随初速增加而降低,靶板破坏模式向延性扩孔、瓣裂和破碎转变;靶板塑性变形时切向塑性功占比最大、环向塑性功最小、轴向和径向塑性功相近,高速侵彻过程中靶板碎片动能为塑性功的25%~50%;基于几何相似的缩比模型可反映原型弹体高速穿甲时的速度变化情况及靶板的毁伤特性;研究成果可为异型弹体高速穿甲的弹靶响应及阻力特性的理论建模提供物理认识及数据支撑。

摘要：为钝感高能炸药安全性设计和应用提供理论依据和物理基础,深入开展钝感熔铸含铝炸药冲击起爆特性实验研究。建立蓝宝石飞片平面撞击加载炸药一维拉格朗日分析组合式电磁粒子速度计实验测试系统,测量2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基熔铸含铝炸药冲击起爆爆轰成长过程中不同拉格朗日位置的粒子速度-时间变化曲线,获得飞片撞击速度和固相炸药颗粒度等变化对其冲击起爆爆轰成长的影响规律,并确定了该熔铸含铝炸药的冲击Hugoniot关系(D=2.439+2.137u,D为冲击波传播速度,u为粒子速度)和未反应炸药状态方程参数。结果表明:DNAN基熔铸含铝炸药冲击起爆爆轰成长过程的典型粒子速度曲线呈驼峰状,冲击波阵面波后粒子速度明显上升并加速追赶前导波阵面,冲击起爆过程整体表现为加速反应特征;在该装药颗粒度级配范围和加载压力下,加载压力越高或固相炸药颗粒度越小,炸药冲击起爆爆轰成长越快,越早转为爆轰。

摘要：为探究波纹钢加固钢筋混凝土板的毁伤特征,设计了波纹钢加固钢筋混凝土靶板,开展了波纹钢加固钢筋混凝土板的接触爆炸实验,获得了构件典型的毁伤特性,论证了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗爆性能.采用有限元软件LS-DYNA对比了等质量的波纹状混凝土板、等质量平板混凝土板、等质量平钢板混凝土板的破坏模式,研究了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗接触爆炸性能,获得了波纹钢加固钢筋混凝土板在不同接触爆炸载荷下钢板的跨中位移变化规律,给出了在接触爆炸载荷作用下波纹钢加固钢筋混凝土板的薄弱方向.基于量纲分析,建立了该波纹钢截面形状下波纹钢加固钢筋混凝土板的跨中位移关于炸药质量的工程经验公式.

摘要：为探究铝粉质量分数对六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)基炸药在爆炸驱动筒壁过程中能量输出结构的影响,考虑到筒壁及爆轰产物的轴向运动,基于微元法和爆轰产物状态方程建立了爆炸驱动过程中的能量输出模型.设计了2种不同铝质量分数的CL-20基炸药(CA5、CA30)和对应的含氟化锂炸药(CF5、CF30),开展直径50 mm的标准圆筒实验,应用光子多普勒测速仪记录圆筒壁膨胀速度.计算结果表明:圆筒壁膨胀过程中,基体炸药质量分数由89%降至64%时,CL-20基含铝炸药和含氟化锂炸药驱动金属的能力降低;铝粉质量分数由5%增加到30%时,膨胀结束时刻的内能随之增加;不同氟化锂质量分数的CL-20基炸药能量转化率在93%左右,该值均高于对应的含铝炸药.