摘要
为了降低苛刻条件下射孔作业安全风险，为射孔弹优化及射孔参数优选提供依据，需要搞清超高速金属射流侵彻高强度靶的机理。目前的侵彻机理分析主要以实验和网格法数值分析为主，实验成本高、危险性大、不易实现;网格法数值模拟存在网格畸变、网格穿透等问题，易导致模拟终止和结果失真。本文基于光滑粒子流体动力学(SPH-Smoothed Particle Hydrodynamics)方法在解决大变形、流固耦合等问题中的优势，建立射孔弹侵彻靶板的三维SPH模型，模拟射流形成及侵彻靶板过程。分析药型罩锥角、壁厚和不同炸药类型对射流性能的影响，模拟不同炸高和不同倾斜角下射流侵彻SPH靶的动态过程，研究金属射流对混凝土靶的损伤演化过程。 结果表明，常见45°、50°、55°、60°锥角范围内，锥角45°时，射流能量最大为60.48kJ，能量转化率最大为23.84％，射流头部轴向速度最大为6718m/s。药型罩壁厚0.8、1.3、1.8、2.3mm时，壁厚1.3mm时射流能量转换率和能量最大;壁厚为0.8mm时，射流长度最大为183.68mm，射流头部轴向速度最大为7456m/s。考察RDX炸药、B炸药、HNS炸药对金属射流性能的影响，RDX炸药的射流效果更好。炸高12mm、18mm、24mm范围内，炸高12mm时，射流触靶速度最大为7558m/s;炸高24mm时，射流剩余动能最大为17.59kJ。分析45°、60°倾斜角下射流侵彻靶板动态过程，倾斜角60°时，射流触靶速度最大为6564m/s，射流能量最大为59.41kJ。 研究表明，药型罩锥角增大，金属射流能量及转化率、射流长度、射流头部轴向速度及径向速度减小。药型罩壁厚增大，金属射流能量先增大再减小，射流长度减小，射流头部轴向速度和径向速度减小。炸高增加，射流触靶时间及穿靶时间增大，触靶速度减小，剩余动能增加。倾斜角增大，射流触靶时间增加，穿靶时间减小，能量增大。损伤结果表明，损伤区基本位于侵彻孔道周围;离损伤区域越远，混凝土靶应力值越小。本文研究可供射孔弹优化设计及射孔参数优选参考，也为SPH方法分析聚能射孔弹侵彻靶板的研究提供了新思路。
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