兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (10): 3696-3705.doi: 10.12382/bgxb.2023.0736
收稿日期:
2023-08-09
上线日期:
2024-03-06
通讯作者:
ZHAO Hui, CHENG Xiangli*(), LIU Jun, LIU Bo, WU Xuexing
Received:
2023-08-09
Online:
2024-03-06
摘要:
为揭示侵彻过程中战斗部对引信边界载荷的影响规律,建立战斗部动力学模型和有限元模型。通过有限元差分法计算和数值模拟分析战斗部在不同频率半正弦信号激励下对引信的瞬态加载特性,并采用数值模拟和打靶试验研究弹靶作用时弹体和引信体的过载时域响应特性,通过冲击响应谱数值计算得到引信过载在频域范围的响应放大倍数。研究结果表明:侵彻战斗部在宽频域范围具有明显的轴向振动放大特性。引信过载频响特性与谐响应分析结果表明,侵彻战斗部在宽频域范围轴向振动放大特性的根本原因是战斗部1阶或多阶轴向振动固有频率的谐振,为指导弹载产品的抗高过载优化设计提供了依据。
中图分类号:
赵慧, 程祥利, 刘军, 刘波, 吴学星. 侵彻战斗部-引信宽频域加载特性[J]. 兵工学报, 2024, 45(10): 3696-3705.
ZHAO Hui, CHENG Xiangli, LIU Jun, LIU Bo, WU Xuexing. Analysis of Loading Characteristics of Penetrating Warhead on Fuze in Wide Frequency Domain[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(10): 3696-3705.
类型 | 弹径/m | 弹长/m | 长径比 | 弹头系数 |
---|---|---|---|---|
小型战斗部 | 0.18 | 1.05 | 5.83 | 2.2 |
大型战斗部 | 0.41 | 2.56 | 6.24 | 2.6 |
表1 战斗部参数
Table 1 Parameters of warhead
类型 | 弹径/m | 弹长/m | 长径比 | 弹头系数 |
---|---|---|---|---|
小型战斗部 | 0.18 | 1.05 | 5.83 | 2.2 |
大型战斗部 | 0.41 | 2.56 | 6.24 | 2.6 |
组件 | 密度/(kg·m-3) | 弹性模量/GPa | 泊松比 |
---|---|---|---|
壳体 | 7750 | 210 | 0.31 |
主装药 | 1680 | 6.0 | 0.38 |
后端盖 | 4500 | 110 | 0.34 |
引信 | 4500 | 110 | 0.34 |
表2 战斗部材料参数
Table 2 Material parameters for projectile simulation
组件 | 密度/(kg·m-3) | 弹性模量/GPa | 泊松比 |
---|---|---|---|
壳体 | 7750 | 210 | 0.31 |
主装药 | 1680 | 6.0 | 0.38 |
后端盖 | 4500 | 110 | 0.34 |
引信 | 4500 | 110 | 0.34 |
材料 | 密度/ (g·cm-3) | 屈服强度/ MPa | 泊松比 | 弹性模量/ GPa |
---|---|---|---|---|
弹体 | 7.85 | 1590 | 0.28 | 210 |
装药 | 1.84 | 16.2 | 0.38 | 3.05 |
后端盖 | 4.50 | 825 | 0.34 | 110 |
引信 | 4.50 | 825 | 0.34 | 110 |
表3 战斗部模型的主要参数
Table 3 Main parameters ofwarhead model
材料 | 密度/ (g·cm-3) | 屈服强度/ MPa | 泊松比 | 弹性模量/ GPa |
---|---|---|---|---|
弹体 | 7.85 | 1590 | 0.28 | 210 |
装药 | 1.84 | 16.2 | 0.38 | 3.05 |
后端盖 | 4.50 | 825 | 0.34 | 110 |
引信 | 4.50 | 825 | 0.34 | 110 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
ρ/(kg·m-3) | 2440 | SFmax | 7 |
G/GPa | 14.86 | pc/GPa | 0.016 |
A | 0.79 | μc | 0.001 |
B | 1.6 | pL/GPa | 0.8 |
C | 0.007 | μL | 0.1 |
N | 0.61 | D1 | 0.04 |
fc/GPa | 0.048 | D2 | 1 |
T/GPa | 0.004 | K1/GPa | 85 |
EPs0/s-1 | 1 | K2/GPa | -171 |
EFmin | 0.01 | K3/GPa | 208 |
表4 钢筋混凝土HJC模型参数
Table 4 HJC model parameters of concrete
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
ρ/(kg·m-3) | 2440 | SFmax | 7 |
G/GPa | 14.86 | pc/GPa | 0.016 |
A | 0.79 | μc | 0.001 |
B | 1.6 | pL/GPa | 0.8 |
C | 0.007 | μL | 0.1 |
N | 0.61 | D1 | 0.04 |
fc/GPa | 0.048 | D2 | 1 |
T/GPa | 0.004 | K1/GPa | 85 |
EPs0/s-1 | 1 | K2/GPa | -171 |
EFmin | 0.01 | K3/GPa | 208 |
战斗部 | 靶标 | 过载峰值/104g | 放大倍数 | |
---|---|---|---|---|
弹体 | 引信 | |||
小型战斗部 | 2.5m厚靶 | 2.06 | 4.16 | 2.02 |
5层建筑楼板 | 1.22 | 3.4 | 2.78 | |
大型战斗部 | 2.5m厚靶 | 0.61 | 1.38 | 2.26 |
5层建筑楼板 | 0.59 | 2.33 | 3.95 |
表5 过载峰值及放大倍数
Table 5 Acceleration peak value and magnification
战斗部 | 靶标 | 过载峰值/104g | 放大倍数 | |
---|---|---|---|---|
弹体 | 引信 | |||
小型战斗部 | 2.5m厚靶 | 2.06 | 4.16 | 2.02 |
5层建筑楼板 | 1.22 | 3.4 | 2.78 | |
大型战斗部 | 2.5m厚靶 | 0.61 | 1.38 | 2.26 |
5层建筑楼板 | 0.59 | 2.33 | 3.95 |
计算类型 | 大型战斗部 | 小型战斗部 |
---|---|---|
谐响应分析 | 970 | 2400 |
瞬态响应理论计算 | 1000 | 2400 |
瞬态响应仿真分析 | 1000 | 2400 |
弹靶作用响应分析 | 1000 | 2462 |
表6 引信位置过载频谱能量集中频段
Table 6 Frequency spectrum energy concentrated band of fuze accelerationHz
计算类型 | 大型战斗部 | 小型战斗部 |
---|---|---|
谐响应分析 | 970 | 2400 |
瞬态响应理论计算 | 1000 | 2400 |
瞬态响应仿真分析 | 1000 | 2400 |
弹靶作用响应分析 | 1000 | 2462 |
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