光滑粒子流體動力學(SPH)方法是一種純拉格朗日型的無網格方法,能夠擺脫網格對計算的約束,相對于傳統(tǒng)網格方法有獨特優(yōu)勢,特別適合模擬涉及大變形問題以及高速沖擊問題。本文鑒于SPH方法的優(yōu)勢,運用Fortran語言編譯建立了沖擊動力學平臺,在驗證程序準確性之后,對高效毀傷中的一些前沿問題進行了如下的研究工作:(1)隨著現代戰(zhàn)場環(huán)境的變化,傳統(tǒng)罩材的聚能戰(zhàn)斗部漸漸不能滿足現代戰(zhàn)爭的作戰(zhàn)要求,本文對一種新型高效毀傷武器PTFE/Al活性材料聚能戰(zhàn)斗部的毀傷特性進行了研究。通過在SPH沖擊動力學平臺中添加PTFE/Al活性材料的材料模型,在驗證所選取材料模型可靠性的基礎之上,對PTFE/Al活性聚能戰(zhàn)斗部侵徹靶板產生動能侵徹以及內爆的耦合作用的過程進行模擬。得到了PTFE/Al活性材料聚能戰(zhàn)斗部比傳統(tǒng)的聚能戰(zhàn)斗部具有更優(yōu)良的毀傷效果,對裝甲目標更大的毀傷概率,尤其在穿靶之后對后效靶的作用更具威力,并且分析了不同炸高對PTFE/Al活性材料聚能戰(zhàn)斗部毀傷效應的影響。(2)針對在軌航天器受到空間碎片以及空間微流星體每秒幾公里乃至十幾公里速度的超高速撞擊的威脅。本文利用考慮電子溫度影響的非平衡熱電離模型,將基于Arrhenius方程的化學反應速率添加至SPH程序代碼中,計算超高速碰撞過程中產生的等離子體的總電量數,并利用畢奧薩伐爾定律,對等離子體產生的磁場強度進行數值模擬計算,模擬不同速度的鋁丸以不同碰撞角度撞擊鋁靶的過程。數值模擬的結果表明,在相同的著靶角度下碰撞速度越大,碰撞產生等離子體的電量越高,引發(fā)的磁感應強度變化越大。在碰撞速度較低條件下的正碰撞以及小角度碰撞像30°碰撞相比于其他碰撞角度所引發(fā)的電磁效應影響更為明顯。隨著撞擊速度的增大,30°碰撞產生的電磁影響則不如其他撞擊角度明顯,碰撞產生的電磁特性則隨著撞擊角度的增大而變得強烈。最后提出了帶有臨界速度的改進經驗公式,以期對航天器對空間碎片的防護設計起到一定作用。
【學位單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TJ410.33
【部分圖文】：

北京理工大學碩士學位論文意外事故，于是提出活性戰(zhàn)斗部的概念。對于活性聚能戰(zhàn)斗部而言，其在侵徹目過程中侵徹體因受到高速撞擊發(fā)生化學反應釋放大量的能量，產生爆炸燃燒效成聚能侵徹和內爆雙重毀傷的耦合作用，對目標造成大侵深和大侵孔的毀傷效而使聚能彈藥的終端威力效能獲得大幅度提升，其毀傷機理及效應如圖 1.1 所

圖 1.2 UDW 整體毀傷戰(zhàn)斗部對 20.32cm 瀝青道路厚的毀傷試驗[24].3 UDW 整體毀傷戰(zhàn)斗部對 1.5m-1.8m-5.5m 鋼筋混凝土橋梁目標的毀傷試驗[24于活性材料及其戰(zhàn)斗部的研究起步于 2000 年左右，其中北京理工

5圖 1.3 UDW 整體毀傷戰(zhàn)斗部對 1.5m-1.8m-5.5m 鋼筋混凝土橋梁目標的毀傷試驗[24]我國對于活性材料及其戰(zhàn)斗部的研究起步于 2000 年左右，其中北京理工大學、國防科技大學等進行了一定的研究工作。蔣建偉、王樹有等[25,26]用復合反應式破片對鋼板和柴油油箱進行了毀傷試驗，并用高速攝影儀拍攝到毀傷過程中的爆燃反應。王海福等[27-30]用一種動態(tài)測量活性破片能量輸出特性的方法對活性破片的毀傷效果進行評估，得到活性材料釋放的能量大小與碰撞速度密切相關的結論，對活性材料芯體結構侵徹體侵爆毀傷效應進行了數值模擬的研究，并對聚能活性藥型罩的射流成型和侵徹進行了試驗探索。國防科技大學[31,32]研究了制備工藝、材料組份、微觀結構等對活性材料 PTFE/AL 的準靜態(tài)和動態(tài)力學性能的影響以及其本構關系，并對活性材料的沖擊引發(fā)化學反應的影響因素進行了大量的實驗研究，同時對 PTFE/AL 的反應釋
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本文編號：2839281