一种基于LS-DYNA的炮弹破片极限穿透速度仿真方法∗

秦 杰 雷 鸣 安明东

（陆军炮兵防空兵学院高过载弹药制导控制与信息感知实验室 合肥 230031）

1 引言

常规弹药爆轰作用下破片对目标侵彻毁伤问题，通常用流体力学和弹塑性动力学描述，但通常只能在简化条件下通过经验公式得到一些解析解，无法满足工程上的要求。在此需求和背景下，使用LS-DYNA仿真研究预制破片战斗部爆轰作用下破片飞散和对目标的侵彻过程，得到破片毁伤目标的极限穿透速度［1］，为战斗部破片侵彻目标及毁伤效能评估提供支撑。

2 破片对靶板的侵彻仿真

全预制破片战斗部［2］结构复杂，为研究其炸药爆轰下破片的飞散状态，此处进行必要简化如图1，忽略引信及传爆药，只考虑其炸药、内衬、圆柱体预制破片。战斗部采用380mm长B炸药，切面径长200mm，由单个圆柱体破片粘接在2mm厚硬铝内壳上，破片材质选用钨合金，并对各项参数进行优化提高真实性。

图1 全预制破片战斗部简化模型图

对该战斗部简化模型爆轰过程进行数值仿真，其预制破片的飞散过程如图2所示。

图2 钨柱预制破片飞散分布

由图2所示的破片飞散情况可以看出，在整个战斗部爆轰破片飞散过程中，中部位置的破片加速较快，速度较高，两端位置的破片与中部位置的破片相比，速度较低［3］。

如图3所示，在战斗部简化模型中选取比较典型的破片节点［4］，并可对这些节点进行后处理绘制出典型节点速度变化曲线。

图3 战斗部起爆时选取的部分预制破片节点

由图4可看出，钨柱破片在t=63μs时，速度已经稳定下来，这些破片中，最高速度的破片为1420m/s，最低的破片为1043m/s。……