Removed_榴弹战斗部动爆条件下毁伤评估方法研究文档格式.docx

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榴弹战斗部动爆条件下毁伤评估方法研究

中北大

硕士学位 论文

硕士研究生 高元浩指导教师 张国伟学科专业火炮、自动武器与弹药工程

2016年5月21日

图书分类号TJ410.3 密级 非密

UD注1

硕 士 学 位 论 文

指导教师（姓名、职称） 张国伟（教授） 申请学位级别 工学硕士

专业名称 火炮、自动武器与弹药工程论文提交日期 2016年4 月13日

论文答辩日期2016年5月21日学位授予日期 年月 日论文评阅人

答辩委员会主席

年 月 日注1：

注明《国际十进分类法UDC》的分类

原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名：

日期：

关于学位论文使用权的说明

本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：

①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；

②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；

③学校可允许学位论文被查阅或借阅；

④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；

⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容

（保密学位论文在解密后遵守此规定）。

签 名：

导师签名：

摘要

战斗部作为榴弹的主要部件之一，是榴弹的有效载荷，起着完成最终任务的决定性作用。

对榴弹战斗部技术尤其是战斗部毁伤效能进行研究和总结，将有助于提高榴弹的作战性能和作战效果，能对靶场验收进行正确的评估。

本文采用理论计算和数值模拟的方法，对战斗部在静爆和动爆状态下的毁伤元做了理论分析和计算，通过公式的推导和转换，找到了由静爆毁伤参数向动爆毁伤参数转换的理论公式，为战斗部的设计和优化提供指导和参考。

主要内容包括：

首先，介绍了破片杀伤战斗部的基本原理，分析了静爆条件下破片的初速、飞行速度衰减、破片存速、破片飞散特性和破片分布密度的理论计算，并且对爆炸冲击波参数进行了计算。

将这些静爆下的理论计算通过公式的转换得出了在动爆状态下对应的理论计算公式。

其次，对静爆条件下爆炸冲击波的毁伤概率和破片的杀伤概率做了计算，并推导出了动爆状态下的毁伤概率计算公式。

对战斗部静爆状态进行了数值仿真，得出了预制破片的初速度和飞散角，与理论计算值进行比较；

给战斗部赋予一定的初速度，模拟出战斗部在动态爆炸后破片的分散情况，得出破片在动爆下的初速度和飞散角度，与理论计算值进行比较。

选取单个破片作为研究对象，进行数值模拟研究，通过对F4.7钨球对

15mm厚硬铝靶的侵彻研究，得出破片在侵彻靶板后的剩余速度，与理论计算值进行比较，从而得出破片的毁伤效果符合理论计算所得出的结果。

并给战斗部附加一个初速度模拟出动爆状态下的破片飞散情况，并提取出单个破片作为研究对象使其侵彻等效铝靶，来观察侵彻结果。

最后对人员和装甲车辆做了易损性分析，得出了目标的毁伤判据。

并对动、静差异进行了分析和建模补偿，介绍了战斗部毁伤评估的方法。

上述的理论计算和数值模拟结果对战斗部的毁伤评估和新型战斗部的研发具有一定的指导意义。

关键词：

榴弹，静爆，动爆，数值模拟，毁伤评估

Damageassessmentmethodofshrapnelwarheadunderdynamicexplosionconditions

Abstract

Asoneofthemaincomponentsofshrapnel,warheadisthepayloadofshrapnel,playsadecisiveroleinthecompletionofthefinaltasks.Whenwestudywarheadtechnologyofshrapnel,especiallydamageeffectiveness,It’shelpfultoimprovefightperformanceandoperationaleffectiveness,andstrengthenitscombatcapability.Inthispaper,weusetheoreticalcalculationandnumericalsimulationtoanalysiswarhead’sdamageelementunderstaticanddynamicexplosivestate.Findingatheoreticalformulaofwarheadthatchangesparameterfostaticexplosiontodynamic’s,byderivationoftheformulaandconversion,whichcanprovideguidanceandreferencefordesignandOptimizationofwarhead.Themaincontentsinclude:

Firstly,introducingthebasicprincipleoffragmentationwarhead,andanalysisingtheoreticalcalculationoffragmentsunderstaticexplosionconditionsincludefragmentsinitial

velocity、flightspeeddecay、fragmentsstoredspeed、fragmentsscatteringcharacteristics、

fragmentsdistributiondensity,andcomputingparametersofshockwave.Changingtheoreticalcalculationofstaticexplosiontodynamic’s,byconversionformula.

Secondly,thedamageprobabilityofshockwaveanddamageprobabilityoffragmentshavebeencomputed,anddamageProbabilityformulaofdynamicexplosionhasbeenderivated.Accordingtonumericalsimulationofwarheadstaticexplosion,initialspeedandscatteringangleofprefabricatedfragmenthasbeengotten,andcomparedwiththeoreticalnumerical;

warheadisendowedainitialspeed,simulateddispersionofdynamicexplosionofwarhead,initialspeedandscatteringangleofprefabricatedfragmenthasbeengotten,andcomparedwiththeoreticalnumerical.Individualfragmentsisselectedtonumericalsimulationstudy,residualvelocityafterpenetratingtargetisobtained,byconsideringtungstenballwhosediameteris4.7mmpenetratealuminumtargetwhosethicknessis

15mm,andcomparedwiththeoreticalnumerical,thenobtaindamagingeffectconsistentwiththeresultsoftheoreticalcalculations.Thenainitialspeedisloadedonwarheadtosimulatefragmentsflyingstateofdynamicexplosion,andindividualfragmentsisextractedtostudypenetrationaluminumtarget,andobservationtheresultofpenetration.

Finally,damage,criterionisobtainedoftargetbyanalsisingvulnerabilityofpersonnelandarmoredvehicles.DifferencebetweenStaticanddynamicisanalysised,modelingcompensation.Methodsofthewarheaddamageassessmentisdescribed.

Theaboveresultoftheoreticalcalculationsandnumericalsimulationhasguidingsignificancefordamageassessmentofwarheadanddevelopmentnewwarhead.

Keywords:

shrapnel,staticexplosion,dynamicexplosion,numericalsimulation,damageassessment

目录

第一章绪论

II

1.1预制破片战斗部简介 1

1.2本课题研究目的和意义 2

1.3国内外研究现状 4

1.4本文研究内容 8

第二章破片杀伤战斗部威力参数

2.1破片杀伤战斗部基本原理 10

2.2破片初速 10

2.3破片速度衰减 11

2.4破片飞散特性 14

2.5杀伤破片分布密度 17

2.6爆炸冲击波参数 19

2.7本章小结 21

第三章122mm榴弹毁伤概率计算

3.1冲击波毁伤概率 22

3.2破片对人员的杀伤概率 23

3.3破片的击穿作用概率 26

3.4本章小结 30

第四章预制破片战斗部的仿真与分析

4.1ANSYS/LS-DYNA软件介绍 31

4.2战斗部结构确定 32

4.2.1预制破片战斗部结构 32