[發明專利]一種密集破片穿甲能力估計方法

有效

• 申請號: 201610074776.7
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105740557B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 李典;侯海量;朱錫;陳長海
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方放

一種密集破片穿甲能力估計方法，屬于彈丸穿甲作用模擬方法，解決現有彈丸穿甲作用模擬方法中缺乏破片群對防護結構侵徹時計算方法問題，用于指導導彈戰斗部近距爆炸后形成的密集破片侵徹下防護結構抗彈性能設計。本發明包括建立破片群侵徹防護結構有限元模型步驟、判斷防護結構穿透狀態步驟、確定穿透等效破片步驟以及確定未穿透等效破片步驟。本發明可快速、簡便地實現密集破片穿甲能力等效為單破片侵徹能力的計算，為戰斗部近炸下防護結構設計時以破片群載荷為毀傷設計載荷提供了理論指導，具有實用價值。

技術領域

本發明屬于彈丸穿甲作用模擬方法，具體涉及一種密集破片穿甲能力估計方法，用于指導導彈戰斗部近距爆炸后形成的密集破片侵徹下防護結構抗彈性能設計。

背景技術

沖擊波和破片是常規武器對目標的主要殺傷手段。由于沖擊波傳播過程中強度衰減迅速，所以其殺傷范圍十分有限；破片在遠距離飛行后仍能實現對目標的機械效應及引燃引爆效應等毀傷破壞，因此，近年來國內外著重開展了如何利用破片實現對目標最大限度殺傷的研究，包括增強侵徹能力、增大殺傷面積、提高命中精度等，并相應設計了各類常規戰斗部，如聚能破甲戰斗部、破片戰斗部、穿甲侵徹戰斗部。

對此，結構防護工程領域提出了以金屬面板、維增強復合材料抗彈材料為基礎的裝甲防護結構以抵御破片穿甲破壞，并已將其廣泛地應用于輕型裝甲車輛、艦船、坦克和直升機等目標結構。裝甲防護結構的設計思路一般是先根據防御目標和等級提出相應的目標彈丸，并根據其單發侵徹能力采用理論、有限元等方法進行防護結構設計，最后開展彈道侵徹試驗驗證。

而現代戰斗部主要形式中的破片戰斗部和反艦半穿甲戰斗部其均是依靠爆炸后形成的高速破片群實現對空中、地面和水上作戰裝備及有生力量的殺傷，特別是近炸下產生的破片群往往幾乎同時到達并一齊侵徹目標防護結構，當破片相互間距在一定范圍內時，其分別在著彈點形成的應力波將在彈體侵徹過程中產生相互疊加，使該局部區域能量密度及能量持續時間大幅增加，進而破片更容易穿透靶板，即破片的侵徹能力產生增強效應。

因而，根據單發破片侵徹能力為設計載荷所設計的防護結構在密集破片群侵徹時并不一定滿足防護能力要求，導彈戰斗部近炸下防護結構設計時應以破片群侵徹能力而不是單發破片侵徹能力為毀傷設計載荷。但由于破片群侵徹下應力波之間復雜的疊加增強效應，理論研究破片群的侵徹能力十分復雜。同時，當前試驗條件下也很難開展密集破片群侵徹試驗研究。

本發明中所涉及的術語“著靶角”，是指彈丸著靶時的彈道切線與靶板表面外發現的夾角。

發明內容

本發明提供一種密集破片穿甲能力估計方法，解決現有彈丸穿甲作用模擬方法中僅能計算單發破片對防護結構的侵徹能力，缺乏破片群對防護結構侵徹能力計算方法問題，為戰斗部近炸下防護結構以破片群載荷為毀傷設計載荷提供理論指導。

本發明所提供的一種密集破片穿甲能力估計方法，包括建立破片群侵徹防護結構有限元模型步驟、判斷防護結構穿透狀態步驟、確定穿透等效破片步驟以及確定未穿透等效破片步驟，其特征在于：

(1)建立破片群侵徹防護結構有限元模型步驟，包括下述子步驟：

(1.1)建立破片群有限元模型，包括設定單個破片形狀、單個破片幾何尺寸、破片材料、力學參數及彈塑性本構模型、破片數量、破片間布局尺寸、單元類型、各破片撞擊初始速度和各著靶角；

(1.2)建立防護結構有限元模型，包括設定防護結構型式、幾何尺寸、材料種類、力學參數及正交異性本構模型、邊緣約束條件；

(1.3)均勻劃分網格，設定網格大小為芯層厚度的0.05～0.2倍，設定破片群與防護結構接觸為面面侵蝕接觸，防護結構為兩層面板或三層夾芯板時各層間采用面面自動接觸；

(1.4)設定仿真配置信息，包括計算時間為500us、迭代時間步數，迭代時間步數1000步，CPU核數為4核、內存分配4×10⁸字節；