舱室内爆下战斗部威力场模型及毁伤评估研究

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半穿甲战斗部通过穿透侧舷进入舱室后爆炸,产生冲击波、破片和准静态压力等载荷,内爆载荷分别以不同的作用方式给舰船舱室带来严重破坏。本文采用数值模拟的方式,对半穿甲爆破战斗部在舱室内爆炸所形成载荷的威力场进行分析,并根据对目标的毁伤效果进行毁伤评估,研究结果为提升舰船防护能力、增强战斗部威力提供一定参考。通过ANSYS/LS-DYNA软件对炸药在舱内爆炸产生的冲击波威力场进行了仿真,得出舱室受冲击波作用后位移变形最大的为上、下舱壁中心位置,相对炸药装量,炸药位置对舱室内冲击波压力和舱壁变形影响差别不明显。根据冲击波毁伤判据和仿真结果,得出冲击波超压峰值大于人员伤亡的临界值和设备破坏的阈值,可对舱内人员、设备造成毁伤。通过AUTODYN软件对弹体破碎形成自然破片过程进行了数值模拟计算,并对破片群的质量分布与速度分布进行分析,最终将仿真结果与Mott公式进行对比验证。结果表明,随着破片质量的增加,破片的数量呈减小趋势。根据破片的速度分布结果,圆柱部平均速度要高于弹头部和弹底部。总体破片的平均速度仿真结果为1041.87m/s,Gurney公式计算结果为935.64m/s,两者误差为11.3%。通过炸药驱动预制破片的方式来仿真研究破片和冲击波联合作用于目标,利用ANSYS/LS-DYNA软件对舱室及舱内人员、设备的毁伤效果进行了研究。随着炸药与舱壁距离的增加,破片群的作用范围扩大,有效作用靶板的破片数量减少,舱壁受破片冲击波联合作用后的弯曲变形程度逐渐减小。通过等效靶板的方法对舱内的作战人员和设备进行毁伤研究,对人员的毁伤用25mm厚红松木靶等效,对设备用LY-12硬铝合金靶进行等效。根据动能准则和破片毁伤判据,破片穿靶前初速度700~1350m/s之间,相应动能为1923.25~7153.31J,因此可对舱壁以及舱内的人员、电器设备造成有效伤害。破片穿透舱壁后的剩余动能依然可有效毁伤邻舱内的人员和设备,从而给舰船带来更严重的破坏。
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