外贸迫击炮弹通用触发引信相关技术研究

发布时间：2020-10-13 13:17

　　 为了为某外贸迫击炮弹通用触发引信设计提供参数参考,运用非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对引信隔爆状态下的安全性、迫击炮弹对土壤的侵彻规律和迫击炮弹对水面射击时弹头引信前冲过载规律问题进行了仿真研究,得到了不同威力雷管爆炸时引信隔爆安全距离、迫击炮弹在土壤中运动轨迹和迫击炮弹对土壤以及水面射击时引信前冲过载规律。通过对不同装药密度和药量雷管在隔爆位置爆炸过程进行数值模拟,得到了不同威力雷管爆炸时对引信体的冲击规律。雷管爆炸时会对周围的约束产生强烈的冲击作用,表现为转子上雷管孔径显著增大,雷管上方盖板也发生巨大变形,但引信体无明显结构破坏,也无破片产生和飞出。雷管的爆炸产生的能量有一部分是消耗在了对周围约束体的膨胀做功方面。不同威力雷管会有不同的隔爆安全距离,通过仿真计算得到了四种威力的雷管对应的隔爆安全距离。通过对迫击炮弹以10种落角、不同着速侵彻半无限厚土壤进行仿真计算,得到了迫击炮弹在土壤中运动轨迹及其引信前冲过载规律。随着落角、着速的变化,弹丸会产生不同的跳弹情况。在同一着速下,落角越小,弹丸越容易发生跳弹现象,落角越大,弹丸对土壤的侵彻深度越大。同一落角下,弹丸在土壤中的侵彻行程随着速的增大而增大。弹丸引信在不同落角时加速度变化趋势大体相同,都是随着弹体的侵入土壤先变大达到峰值后再减小,峰值约为1000g～14000g,其达到最大过载值的时刻约为1～4 ms。通过对迫击炮弹以不同着速、不同落角对水面射击时的过程进行数值模拟,得到了迫击炮弹对水面射击时引信的正面水压以及前冲过载规律。迫击炮弹撞击水面瞬间其头部会受到巨大的冲击压力,入水时的着速不同,其受到的压力峰值也会不同。当着速为150 m/s-300 m/s时,其受到的压力峰值最大可达0.43 GPa。弹丸侵彻入水时,同一落角下,着速越大,其引信的前冲过载数值也越大；同一着速下,落角越大前冲过载数值越大。通过研究弹丸对水面射击引信前冲过载规律可知,弹丸前冲过载与弹丸着速的二次方成正比例关系,与弹丸入水冲击时的落角成正弦函数关系。
【学位单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TJ431
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外迫击炮弹引信研究现状
        1.2.1 国外迫击炮弹引信发展现状
        1.2.2 国内迫击炮弹引信发展现状
    1.3 国内外引信隔爆安全性研究现状
        1.3.1 引信隔爆安全性
        1.3.2 典型的隔爆机构
        1.3.3 隔爆安全性研究现状
    1.4 弹丸对土壤的侵彻问题研究现状
    1.5 弹丸碰击水面问题研究现状
    1.6 本文主要研究内容
2 引信隔爆安全性仿真研究
    2.1 引言
    2.2 引信雷管基本知识
        2.2.1 针刺雷管
        2.2.2 火焰雷管
        2.2.3 冲击片雷管
    2.3 雷管作用机理
        2.3.1 雷管炸药种类
        2.3.2 炸药的反应过程
        2.3.3 理想爆轰条件下的爆速
        2.3.4 冲击波在介质中传播特性
    2.4 炸药的冲击起爆判据
    2.5 引信隔爆安全性模型建立
        2.5.1 问题描述
        2.5.2 雷管炸药量的确定
        2.5.3 有限元模型
        2.5.4 材料选择
    2.6 雷管爆炸对引信体强度的影响
        2.6.1 雷管爆炸过程
        2.6.2 雷管爆炸后引信体的变形
        2.6.3 引信中其它零件变形情况
    2.7 隔爆状态下雷管爆炸对导爆管的影响
        2.7.1 几何模型分析
        2.7.2 仿真结果分析
    2.8 本章小结
3 迫击炮弹对土壤目标侵彻规律仿真研究
    3.1 引言
    3.2 弹丸侵彻土壤原理
        3.2.1 运动条件
        3.2.2 弹丸结构
        3.2.3 侵彻介质对弹丸的阻力
        3.2.4 弹丸在介质中的运动方程
        3.2.5 空腔膨胀理论
    3.3 有限元模型
        3.3.1 有限元几何模型
        3.3.2 材料模型
    3.4 仿真结果及分析
        3.4.1 迫击炮弹侵彻土壤的轨迹
        3.4.2 迫击炮弹侵彻土壤引信前冲过载
    3.5 本章小结
4 迫击炮弹对水面射击时引信过载规律研究
    4.1 引言
    4.2 流固耦合方法
    4.3 任意拉格朗日-欧拉算法(ALE)理论
        4.3.1 基本控制方程
        4.3.2 材料时间导数
    4.4 弹丸入水理论
        4.4.1 平板垂直入水冲击载荷
        4.4.2 弹丸入水运动方程
    4.5 弹丸入水冲击模型建立
        4.5.1 弹丸入水过程分析
        4.5.2 研究问题描述
        4.5.3 有限元模型
        4.5.4 材料模型
    4.6 计算结果及分析
        4.6.1 仿真结果可信性验证
        4.6.2 水域的溅射效应及空泡现象
        4.6.3 弹丸引信部分前冲过载
        4.6.4 弹丸速度衰减规律
    4.7 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要研究内容及结论
    5.2 需要进一步探讨的问题
致谢
参考文献
附录

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本文编号：2839221