EFP仿真计算

一、分析问题EFP作为末敏弹、智能雷、集束弹药的战斗部,主要用来攻击装甲、飞行器、导弹,销毁废旧弹药,处置爆炸装置等。虽然EFP技术不断进步,用途不断扩大,但EFP作为动能侵彻体的本质没有变,提高EFP的侵彻能力是研究者永恒的追求目标。EFP战斗部的药型罩主要有大锥角罩、球缺罩和弧锥结合罩等类型,其中球缺形药型罩战斗部研究和使用得较多。现在对某EFP战斗部进行结构设计，然后利用ANSYS/LS-DYNA对其进行侵彻靶板的动态仿真。所设计的EFP战斗部由雷管、联接体、传爆药柱,主药柱和药型罩等部件组成,其装药结构如图一所示。罩材料为紫铜,采用球缺形药型罩结构,外半径R14cm，内半径R13.75cm;主装药为R6cm的压装B炸药(40%梯恩梯TNT和60%黑索金),密度1.787g/cm3。壳体外半径R7cm，材料为铁。靶板设计为100X100X10的长方体靶，材料为钢。图一装药结构二、建模与网格划分对结构进行建模分析，由于所设计的结构关于中心轴对称，因此采用四分之一对其建模，图二四分之一模型对所建模型的进行网格划分，对各条边进行分段，单元类型采用SOLID164，给模型施加对应的材料，划分网格。PART1外壳单元数为5760PART2炸药单元数为30720PART3药型罩单元数为3072PART4靶板单元数为61502节点总数为112640结果如下图所示：图三弹壳网格图四装药网格图五药型罩网格图六靶板网格图七模型网格划分好网格后，对炸药与外壳，炸药与药型罩，药型罩与靶板进行接触定义，对对称面施加约束。靶板的外侧面定为非反射界面，最后，进行计算时间设置，步长设置，写出K文件，修改K文件中的内容：用UltraEdit软件修改或者记事本打开工作目录下的k文件。用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN和*EOS_JWL关键字（炸药材料）替换原*MAT_JOHNSON_COOK和*EOS_GRUNEISEN关键字，修改*MAT_STEINBERG和*EOS_GRUNEISEN（金属罩材料）；用滑移接触算法*CONTACT_SLIDING_ONLY_PENALTY关键字替换前面定义的侵蚀接触*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE关键字，修改其控制参数，药型罩与靶板之间采用自动接触*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE；修改*BOUNDARY_SPC_SET关键字，施加对称面上节点的转动约束；添加设置起爆点控制*INITIAL_DETONATION关键字；添加接触刚度控制*CONTROL_CONTACT关键字；删除*CONTROL_SHELL关键字；三、结果分析将K文件导入到LS-DYNA970求解器进行求解，输出d3plot文件。运行LS-PREPOST,选择FILEOPENBINARYPLOT,打开工作目录下的d3plot文件，读入结果数据文件，对数据进行后处理分析，结果如下图所示。图八EFP图九第47.003μS变形图图十压力图图十一四节点速度曲线图图十二EFP速度曲线图从图八可以看出EFP的形状，由于射流与杵体间的速度差变小，射流与杵体接近同样的速度,且难以区分,就形成为EFP。EFP将以2000m/s左右的速度冲击靶板,传递约10亿瓦的能量,使被攻击对象失去工作效能。从EFP速度曲线可以看出，EFP速度开始为0，随着时间的增加，速度越来越大，到第79微秒左右的时候速度达到了约2.25千米/秒，然后EFP撞击靶板，速度开始变小，随着侵彻时间的增加，速度不断减少，整个过程符合动力学规律。