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某枪榴弹机械触发起爆引信关键技术研究

作　者: 李来福
导　师: 王雨时
学　校: 南京理工大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 触发引信数值仿真前冲过载后坐保险爆炸威力试验方法优化设计
分类号: TJ411.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

为了为某枪榴弹机械触发引信优化设计提供参考,运用LS-DYNA软件数值仿真截锥形弹头不同端面直径的枪榴弹以不同着角侵彻不同厚度、不同材质的薄靶板,研究分析了不同侵彻条件下枪榴弹前冲过载系数和速度衰减变化规律。为分析引信弹性后坐保险机构和刚性后坐保险机构对不同后坐过载作用时间的响应特性及区别,运用ADAMS软件仿真单自由度弹性后坐保险机构对不同后坐过载的响应,运用LS-DYNA软件仿真刚性剪切后坐保险机构对不同后坐过载的响应。结果表明当后坐过载能使后坐保险机构解除保险时,过载系数相同情况下,后坐过载作用时间越短,两种后坐保险机构解除保险时间也越短；且相比于弹性保险机构,刚性保险机构在过载系数为3000和10000、过载作用时间从0.15ms-9.6ms时均未解除后坐保险,因而刚性剪切后坐保险机构能较好地识别发射过载环境,且较适用于过载作用时间较短的发射环境。因此针对不同的发射过载环境,需要设计不同类型的后坐保险机构。为了优化刚性剪切后坐保险机构,运用LS-DYNA软件仿真分析刚性保险机构结构间隙、材料、尺寸以及过载等因素对其保险性能的影响。结果表明引信刚性剪切后坐保险机构结构间隙越小、剪切销材料脆性越好、本体和惯性筒材料越硬、后坐过载系数越大、相同过载系数下过载作用时间越短,刚性保险机构解除保险的可靠性和正确性就越好,而惯性筒上剪切销孔棱角处倒角或圆角(如℃0.3或R0.3)对解除保险性能影响较小。因此在设计引信刚性剪切保险机构时要综合考虑材料、过载、结构尺寸等各种因素。引信爆炸输出威力取决于引信传爆序列中传爆管爆炸威力。为了分析传爆管结构形状、尺寸、装药密度等因素对传爆管轴向输出威力的影响,对比了传爆管钢凹试验、铝凹试验和铅板试验评定结果的差异,并运用LS-DYNA软件仿真了传爆管起爆过程。仿真发现传爆药量越大,传爆管轴向输出威力越大；聚能凹穴结构的传爆药柱能提高传爆管轴向爆炸威力；传爆距离从0增大到3.2mm时,传爆管Ⅰ轴向爆炸威力钢凹试验中钢凹深度从3.32mm逐渐减小为0.05mm。结果表明随着传爆距离的增大,传爆管输出到战斗部装药的轴向爆炸威力逐渐减小；传爆管壳厚度、材料、加强帽装药密度等对传爆管输出威力影响不同；相同传爆管对应的3种试验方法试验结果不同,3种试验方法适用范围不同。因此在优化设计引信爆炸输出结构即传爆管时应综合考虑各因素,且应选用相适用的试验方法来评定相应的传爆管轴向输出威力。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-19
  1.1 课题背景与意义  9
  1.2 枪榴弹简介  9-11
  1.3 国内外枪榴弹引信性能水平与技术现状  11-13
  1.4 枪榴弹侵彻薄靶板目标仿真研究现状  13-15
  1.5 引信经典后坐保险机构对后坐过载时间的响应特性研究现状  15-17
  1.6 引信刚性剪切保险机构解除保险过程影响因素仿真研究现状  17
  1.7 引信爆炸威力输出试验评定方法仿真研究现状  17-19
2 枪榴弹对薄靶板侵彻特性仿真研究  19-47
  2.1 引言  19
  2.2 数值仿真理论基础  19-20
    2.2.1 有限元法简介  19-20
    2.2.2 ANSYS/LS-DYNA软件简介  20
  2.3 数学模型分析  20-24
    2.3.1 弹丸冲塞过程  20-21
    2.3.2 撕裂过程  21-22
    2.3.3 算例  22-24
  2.4 数值仿真模型  24-27
    2.4.1 弹丸与靶板有限元仿真模型  24-25
    2.4.2 材料模型及状态方程  25-27
  2.5 数值仿真结果  27-46
    2.5.1 仿真结果举例说明  27-30
    2.5.2 不同等效填充物的弹丸侵彻靶板结果  30
    2.5.3 仿真结果汇总  30-46
  2.6 本章小结  46-47
3 引信经典后坐保险机构对后坐过载时间的响应特性  47-65
  3.1 引言  47
  3.2 弹性后坐保险机构对后坐过载时间的响应特性  47-57
    3.2.1 单自由度弹性后坐保险机构物理模型  47-48
    3.2.2 弹性后坐保险机构运动方程  48-50
    3.2.3 后坐过载响应  50-52
    3.2.4 ADAMS数值仿真  52-54
    3.2.5 ADAMS软件仿真结果  54-57
    3.2.6 讨论  57
  3.3 刚性后坐保险机构对后坐过载时间的响应特性  57-63
    3.3.1 刚性后坐保险机构受力分析  58
    3.3.2 ANSYS/LS-DYNA数值仿真  58-59
    3.3.3 仿真结果  59-63
    3.3.4 讨论  63
  3.4 两种保险机构对比  63-64
  3.5 本章小结  64-65
4 引信刚性剪切保险机构解除保险过程影响因素仿真研究  65-90
  4.1 引言  65
  4.2 刚性保险机构解除保险过程影响因素  65-66
  4.3 数值仿真模型  66-72
    4.3.1 剪切销剪切仿真有限元模型  66-67
    4.3.2 材料模型及状态方程  67
    4.3.3 仿真参数  67-72
  4.4 数值仿真结果  72-88
    4.4.1 不同结构尺寸参数仿真结果  72-81
    4.4.2 保险件不同材料下仿真结果  81-87
    4.4.3 不同过载曲线下仿真结果  87
    4.4.4 仿真结论  87-88
  4.5 本章小结  88-90
5 引信爆炸威力输出试验评定方法仿真研究  90-110
  5.1 引言  90
  5.2 引信爆炸输出结构模型  90-91
  5.3 传爆药爆炸威力理论研究  91-94
    5.3.1 冲击波相关理论  91-92
    5.3.2 传爆药起爆威力影响因素  92-94
  5.4 钢凹试验评定方法数值仿真  94-102
    5.4.1 建立有限元仿真模型  94-95
    5.4.2 材料模型及状态方程  95-96
    5.4.3 仿真结果  96-102
  5.5 传爆管爆炸威力钢凹试验  102-105
    5.5.1 钢凹试验方法和步骤  102-104
    5.5.2 钢凹试验结果  104
    5.5.3 试验验证  104-105
  5.6 铝凹试验方法和铅板试验方法数值仿真  105-107
    5.6.1 建立有限元模型  105-106
    5.6.2 仿真结果  106-107
  5.7 3种试验方法仿真结果对比  107-108
  5.8 本章小结  108-110
6 结束语  110-115
  6.1 工作总结  110
  6.2 研究结论  110-113
    6.2.1 枪榴弹对薄靶板侵彻特性仿真研究结论  110-111
    6.2.2 引信经典后坐保险机构对后坐过载时间的响应特性仿真研究结论  111-112
    6.2.3 引信刚性剪切保险机构解除保险过程影响因素仿真研究结论  112-113
    6.2.4 引信爆炸威力输出影响因素仿真研究结论  113
  6.3 本文创新点  113-114
  6.4 有待进一步开展的工作展望  114-115
致谢  115-116
参考文献  116-120
附录  120

某枪榴弹机械触发起爆引信关键技术研究

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