小口径穿甲爆破炮弹侵彻目标数值模拟研究

【摘要】：为了为某小口径穿甲爆破弹及其引信优化设计提供参考,运用LS-DYNA软件对头部结构不同的小口径穿甲爆破弹以不同着角、不同着速侵彻不同目标进行仿真,分析了不同条件下弹丸的穿甲性能、弹体装药穿甲安全性和弹丸前冲过载特性。 由仿真得到的弹体变形和质量损失情况、弹丸贯穿靶板后剩余速度和剩余动能曲线可知,头部结构对弹丸贯穿靶板后的弹体破坏情况、剩余速度和剩余动能影响都较大。风帽厚度和材料对弹丸穿甲性能有一定影响,设计时应选择合理的厚度,应尽量选用密度小、强度高的材料作为风帽材料。对弹体头部形状和尺寸进行优化设计,可以提高弹丸的穿甲性能。其中将弹体头部改为截锥后加台阶形,弹丸穿靶后剩余动能相对于弹体头部为平头形能提高5.3%。弹体头部形状对弹丸穿甲强度也有影响,其中尖锥形最差,截锥形居中,截锥后加台阶形最优。随着着角的增大,弹丸剩余动能越来越小,当着角增大到某一值时会出现跳弹现象。在弹体头部增设钨合金穿甲块有利于增强弹丸的穿甲性能,在弹丸质量不变的前提下穿甲厚度可增大20%左右,而在侵彻较厚靶板时效果更为明显。 通过对某小口径火炮穿甲爆破弹侵彻钢靶板过程进行仿真,得到了弹丸着角、着速和靶板厚度对装药安定性的影响。结果表明：随着着速增大,装药的安全性越来越差；随着着角增大,装药的安定性先变好再变差,着角为70°和80°时装药安定性不如着角0°时,说明大着角对装药安定性不利；靶板增加到一定厚度时弹丸装药不安全。 由仿真得到的弹丸碰靶过程中的弹丸前冲过载曲线可知,弹丸前冲过载峰值随着着角的增大而减小,但其相对于着速对弹丸前冲过载峰值的影响要小一些。头部镶有钨合金块的弹丸侵彻靶板时会出现两个峰值,分别在钨合金穿甲块和弹体与靶板碰击时出现,其引信设计时应引起注意。