带壳圆柱体战斗部爆炸后破片特性数值仿真研究
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摘 要 ：为了研 究两端带壳 圆柱体战斗部爆 炸后 产生破片 的速度分布 ，采用有 限元仿真分 析 了球体 战斗部 爆 炸 ，并 将 仿 真 计 算 结 果 与 Ｇｕｍｅｙ公 式 的 计 算 结 果 进 行 了对 比 ，仿 真 结果 与 理 论 计 算 结 果 吻 合 良好 ，验 证 了通 过 分 离 节点法计算带 壳战斗部的破片分 布的可行性。对不同长径 比的带壳 圆柱体战斗部 的爆 炸过 程进 行仿真计算 ，分析了 长 径 比对 破 片 大小 、侧 壁 速 度 分 布 、端 盖 与侧 壁 的 速 度 变 化 规 律 影 响 。 研 究 结 果 表 明 ：长 径 比较 大 时 ，侧 壁 的破 片 飞 散 的角 度 较 小 ，破 片 大 小 相 对 较 小 ；侧 壁 速 度 分 布 沿 轴 向基 本 满 足 抛 物 线 的 分 布 规 律 ，长 径 比达 到 一 定 大 小 后 ， 抛 物 线 的峰 值 则 趋 于 稳 定 ；端 盖 速 度 的变 化 规 律 基 本 满 足 随着 长径 比的 增 大 呈 线 性 下 降 的 趋 势 ；侧 壁 的平 均 速 度 则 是 随 着 长 径 比 的增 大 而 增 长 ，但 存 在 一定 的极 限 。
ＨＵ Ｎ ｉａｎ—ｍ ｉｎｇ，Ｈ ＯＵ Ｈ ａｉ—ｌｉａｎｇ，ＺＨ Ｕ Ｘｉ，ＣＨ ＥＮ Ｃｈａｎｇ·ｈａｉ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＷａｒｓｈｉｐ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ’ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｗａｒｈｅａｄ ｔｈａｔ ｈａｓ ｅｎｄ ｃａｐｓ ａｔ ｂｏｔｈ ｅｎｄｓ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｏｆ ｓｐｈｅｒ ｉｃａｌ ｗａ ｒｈｅａｄ ｗｉｔｈ ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．ｔ ｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ Ｇｕｒｎｅｙ ｆｏｒｍｕｌａ，ｔｈｅ ｔｗｏ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍ ｅｎｔ，ｖａｌｉｄａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔ ｙ ｏｆｎｏｄｅ—ｓｐｌｉｔ ｍ ｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｏｆｗ ａｒｈｅａｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｃｙｌｉ ｎ ｄｅ ｒ ｗ ａ ｒ ｈｅａｄ ｔ ｈ ａｔ ｈａ ｓ ｓｈｅｌｌ ａ ｔ ｂｏｔｈ ｅｎｄｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｌ／Ｄ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｔ ｈｅ ｉｎｆ ｌｕｅｎｃｅ ｏｆＬ／Ｄ ｏｎ ｆｒａｇｍ ｅｎｔ ｓｉｚｅ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｓｉｄｅ ｗａｌｌ ｆｒａｇｍ ｅｎｔ，ｖｅｌｏ— ｃｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｅｎｄ ｃａｐ ａｎｄ ｓｉｄｅ ｗａｌｌ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．ｔ ｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ Ｌ／Ｄ ｉｓ ｌａｒｇｅ．ｔｈｅ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ａｎ ｇｌｅ ａｎｄ ｆｒａｇｍｅｎｔ ｓｉｚｅ ｏｆ ｓｉｄｅ ｗａｌｌｓ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｗａｌｌ ｆ ｒａｇ ｍ ｅｎｔ ｉｎ ｔ ｈ ｅ ａｘｉａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｂｏｌａ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，Ｌ／Ｄ ｒｅａｃｈｅｓ ｓｏｍｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｖａｌｕｅ，ｔｈｅ ｖｅｒｔｅｘ ｏｆｐａｒａｂｏｌａ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｅｎｄ ｃａｐ ｓａｔ— ｉｓｆ ｉｅｓ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｌｌ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆｔｈｅ Ｌ／Ｄ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｓｉｄｅ ｗａｌｌ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｌ／Ｄ，ａｎｄ ａ ｌｉｍｉｔ ｉｓ ｅｘｉｓｔ．
关 键 词 ： 战斗 部 ；爆 炸 ；破 片 ；速 度 分 布 中图 分 类 号 ：０３４４．７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １６７２—７６４９（２０１８）ｏ７—０００６—０５ ｄｏｉ： １０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０ｌ８．０７．００２
Ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌ ｓｉｍ ｕｌａｔ ｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｆｒａｇｍ ｅｎｔｓ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｗ ａｒｈｅａｄ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ
第 ４０卷 第 ７期 ２０１８年 ７月
舰 船 科 学 技 术
ＳＨＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ
Ｖｏ１．４０．Ｎ ｏ．斗部爆炸后破片特性数值仿真研究
胡年 明 ，侯 海 量 ，朱 锡 ，陈长 海 （海军 工程 大 学 舰船 工程 系 ，湖北 武汉 ４３００３３）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｒｈｅａｄ； ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ； ｆｒａｇｍ ｅｎｔ； ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
０ 引 言
随 着反舰 武器科 学技 术 的发 展 ，掠 海飞行 半穿 甲 导 弹 成 为 了 目前 各 国 主 要 使 用 的 反 舰 武 器 ，主 要 通 过 侵入舰 船 内部 爆炸 ，产生爆 炸 冲击 波和高速 破片对水 面 舰 艇 产 生 破 坏 作 用 ＿】 】。 而 现 代 的 反 舰 导 弹 的 设 计 中 ，更 注 重 爆 炸 后 破 片 的杀 伤 作 用 。
ＨＵ Ｎ ｉａｎ—ｍ ｉｎｇ，Ｈ ＯＵ Ｈ ａｉ—ｌｉａｎｇ，ＺＨ Ｕ Ｘｉ，ＣＨ ＥＮ Ｃｈａｎｇ·ｈａｉ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＷａｒｓｈｉｐ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ’ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｗａｒｈｅａｄ ｔｈａｔ ｈａｓ ｅｎｄ ｃａｐｓ ａｔ ｂｏｔｈ ｅｎｄｓ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｏｆ ｓｐｈｅｒ ｉｃａｌ ｗａ ｒｈｅａｄ ｗｉｔｈ ｆ ｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．ｔ ｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ Ｇｕｒｎｅｙ ｆｏｒｍｕｌａ，ｔｈｅ ｔｗｏ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ｇｏｏｄ ａｇｒｅｅｍ ｅｎｔ，ｖａｌｉｄａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔ ｙ ｏｆｎｏｄｅ—ｓｐｌｉｔ ｍ ｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｏｆｗ ａｒｈｅａｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｃｙｌｉ ｎ ｄｅ ｒ ｗ ａ ｒ ｈｅａｄ ｔ ｈ ａｔ ｈａ ｓ ｓｈｅｌｌ ａ ｔ ｂｏｔｈ ｅｎｄｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｌ／Ｄ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｔ ｈｅ ｉｎｆ ｌｕｅｎｃｅ ｏｆＬ／Ｄ ｏｎ ｆｒａｇｍ ｅｎｔ ｓｉｚｅ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｓｉｄｅ ｗａｌｌ ｆｒａｇｍ ｅｎｔ，ｖｅｌｏ— ｃｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｅｎｄ ｃａｐ ａｎｄ ｓｉｄｅ ｗａｌｌ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．ｔ ｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ Ｌ／Ｄ ｉｓ ｌａｒｇｅ．ｔｈｅ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ａｎ ｇｌｅ ａｎｄ ｆｒａｇｍｅｎｔ ｓｉｚｅ ｏｆ ｓｉｄｅ ｗａｌｌｓ ｉｓ ｓｍａｌｌｅｒ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｄｅ ｗａｌｌ ｆ ｒａｇ ｍ ｅｎｔ ｉｎ ｔ ｈ ｅ ａｘｉａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｂｏｌａ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，Ｌ／Ｄ ｒｅａｃｈｅｓ ｓｏｍｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｖａｌｕｅ，ｔｈｅ ｖｅｒｔｅｘ ｏｆｐａｒａｂｏｌａ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｅｎｄ ｃａｐ ｓａｔ— ｉｓｆ ｉｅｓ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｌｌ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆｔｈｅ Ｌ／Ｄ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆｓｉｄｅ ｗａｌｌ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｌ／Ｄ，ａｎｄ ａ ｌｉｍｉｔ ｉｓ ｅｘｉｓｔ．
关 键 词 ： 战斗 部 ；爆 炸 ；破 片 ；速 度 分 布 中图 分 类 号 ：０３４４．７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １６７２—７６４９（２０１８）ｏ７—０００６—０５ ｄｏｉ： １０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０ｌ８．０７．００２
Ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌ ｓｉｍ ｕｌａｔ ｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｆｒａｇｍ ｅｎｔｓ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｗ ａｒｈｅａｄ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ
第 ４０卷 第 ７期 ２０１８年 ７月
舰 船 科 学 技 术
ＳＨＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮｏＬＯＧＹ
Ｖｏ１．４０．Ｎ ｏ．斗部爆炸后破片特性数值仿真研究
胡年 明 ，侯 海 量 ，朱 锡 ，陈长 海 （海军 工程 大 学 舰船 工程 系 ，湖北 武汉 ４３００３３）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｒｈｅａｄ； ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ； ｆｒａｇｍ ｅｎｔ； ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
０ 引 言
随 着反舰 武器科 学技 术 的发 展 ，掠 海飞行 半穿 甲 导 弹 成 为 了 目前 各 国 主 要 使 用 的 反 舰 武 器 ，主 要 通 过 侵入舰 船 内部 爆炸 ，产生爆 炸 冲击 波和高速 破片对水 面 舰 艇 产 生 破 坏 作 用 ＿】 】。 而 现 代 的 反 舰 导 弹 的 设 计 中 ，更 注 重 爆 炸 后 破 片 的杀 伤 作 用 。