摘要
本文主要以国内某型40mm破甲弹为基础，使用理论、数值模拟和试验结合的研究方法研究了壳体、隔板、药型罩、起爆方式和炸高五个方面对小口径破甲战斗部威力的影响规律，对今后的相关优化及设计工作具有一定的借鉴意义。主要的研究内容和结论如下： 首先采用理论分析的方法，分析和研究了破甲战斗部聚能射流的形成过程和侵彻靶板过程。 其次使用数值模拟的方法研究了壳体、隔板、药型罩、起爆方式和炸高对破甲战斗部威力的影响规律。通过建立有限元模型，在LS-DYNA中采用ALE算法以及点火增长模型完成了数值计算，得到了如下结论：（1）钢壳体破甲战斗部比铝壳体破甲战斗部的射流头部速度和入孔直径分别高1000m/s和2mm左右，壳体强度与射流的头部速度和侵彻深度呈正相关。（2）隔板厚度4mm，直径Φ15mm的破甲战斗部中隔板对爆轰波的阻挡作用最明显。在隔板直径相同的条件下，隔板厚度增加射流头部速度提高；在隔板厚度相同的条件下，隔板直径增加战斗部侵彻深度先增加后减小，同时靶板入孔孔径与隔板厚度和直径的相关性不大。（3）药型罩罩顶长0mm和4mm破甲战斗部的射流头部速度和侵彻深度最大，罩顶长度8mm的战斗部平均开孔直径最大。在相同罩顶长度条件下，罩顶壁厚1mm战斗部比罩顶壁厚0.5mm战斗部的侵彻深度要深。（4）底部起爆和没有传爆药的战斗部起爆后形成的爆轰波波形与药型罩间的夹角更加垂直，形成的射流头部速度也将更快，侵彻能力更强，但是在靶板形成的入孔孔径相差不大。（5）破甲战斗部在炸高H/D=1~1.8区间内，侵彻深度不断增加；炸高H/D=1.8时，侵彻深度达到最大；在炸高H/D=1.8~3区间内，射流侵彻深度不断减小，不同炸高破甲战斗部的开孔直径基本都在Φ13.8mm左右。 最后根据数值模拟的研究结果，使用国军标中静破甲试验的方法进行了研究，得到了如下结论：（1）破甲战斗部的侵彻深度与壳体材料的强度呈正相关，钢壳体破甲战斗部的开孔能力更强，破甲战斗部壳体材料适合选用强度更高的钢材。（2）破甲战斗部的侵彻深度随药型罩罩顶长度的增加先升高后降低，罩顶壁厚1mm长度4mm的破甲战斗部侵彻深度最深；射流侵彻靶板后形成的入孔孔径与罩顶长度呈正相关。（3）无传爆药的破甲战斗部侵彻能力更强，底部起爆的破甲战斗部比飞片起爆点起爆的战斗部侵彻深度更深，有无传爆药起爆对侵彻靶板的孔径影响不大，破甲战斗部使用底部无传爆药起爆对靶板的侵彻深度最深。（4）破甲战斗部侵彻深度随着炸高的增加呈现先增加后减小的变化规律，不同炸高对破甲战斗部开孔直径的影响较小，破甲战斗部最佳炸高范围为H/D=1.5~2。（5）数值模拟和试验所得到的研究结果一致。
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