定向战斗部破片飞散的数值模拟及实验研究(4)
对于一般杀伤、毁伤战斗部飞散特性的研究有利于展开式定向战斗部的破片飞散的模拟研究，但在展开式定向战斗部飞散特性的研究中所得到的结果与一般杀伤战斗部有些区别，因为展开式定向战斗部破片飞散的研究为理想情况下，要求以下几点：
1）对空气、炸药皆假设为均匀连续介质，且空气为理想气体[5]；
2) 炸药装药瞬时爆轰反应呈线性分布；
3) 不考虑重力作用，在整个爆炸过程中可以认为是绝热过程。
1.2 国内外发展状况
1.3研究内容及方法
本文主要是通过对展开式定向战斗部破片飞散的过程进行仿真研究，结合理论分析，得到各不同展开角度和战斗部外形对破片飞散的影响规律。具体是利用LS-DYNA程序运用对已建立的模型分别在展开角为40、80，全为60和90等情况下进行数值模拟；至于外形则分别为外圆和平面。在模拟过程中采用的为Lagrange算法，所以在画网格时要求网格分布的均匀性。
在程序模拟过程后，对破片的初速，飞行方向理论计算,从而得到破片的飞散场。对于破片的初速可以采用用歌内（Gurney）[19]的假设, 考虑了爆炸产物内能、壳体金属变形能、传给壳体周围空气冲击波的能量、得到了一文破片初速的计算式[20]，带入各个已知值，得到初速值。最后将数值模拟得到的结果同实验研究的结果进行对比，得到正确的展开式定向战斗破片飞散特性的数值。
研究的方法及过程如下：
(1) 通过查找分析相关文献资料，理解并掌握展开型定向战斗部的基本结构和作用原理，分析出其理论模型，为计算机建模和比较分析做好准备。由于展开型定向战斗部的一些结构较其他定向战斗部复杂，如果采用实际模型对其进行分析，因此在进行数值模拟时采用由主装药、外壳、隔板、预制破片钢珠四部分组成的简化模型来进行建模分析。
(2) 利用专业的理论知识对破片在受到主装药爆轰驱动效果下的飞散的速度和角度进行分析，通过专业的运用方程式对破片的飞散特性进行合理的运算。为该课题研究提供合理有效的理论解释。
(3) 通过Pro Engineer 建模软件先通过事先查找到的数据分别建立不同展开角度和不同外形条件下的模型。将建好的模型经过导师审核后再导入ANSYS WORKBENCH中，利用Work bench里的网格划分功能对所建立的模型进行网格划分，其中在壳体和预制破片的画网格过程中要注意网格的均匀性，避免在后面的仿真中出现差错。将划分好网格的模型导入LS-DYNA仿真软件中[21]。由于在WORKBENCH里已经定义好了将要进行仿真的模型类型，在LS-DYNA软件中直接定义好所需的材料模型。生成好K文件后，对K文件进行必要的检查[22]。检查完后通过计算、仿真，仿真结束后利用LS-PREPOST软件导出输出数据，并利用其中的相关功能对输出数据进行分析，得到仿真过程中的相关时间点的图像以及相应的曲线图等。
(4) 利用理论分析中破片飞散特性的飞散速度和角度，对仿真出来的结果 进行验证。同时通过对比不同展开角度以及不同弹体外形条件下破片的飞散速度、角度，得到展开式定向战斗部的破片飞散情况。
(5) 最后在学长和导师的指导下，进行展开型定向战斗部杀伤威力综合试验。对试验得到的试验结果进行分析，与数值模拟的分析成果进行对比。最后得到相应的结论，为展开式定向战斗部的设计提供理论依据。
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