现代战争对战斗部在强刺激条件下的不敏感性提出了更高的要求,优化战斗部壳体结构作为提高战斗部安全性的重要方向,受到了极大关注。本文在此背景下对破片冲击起爆作用下异形壳体装药结构的失效情况进行了理论分析,并开展了异形壳体装药结构在破片冲击下的试验研究及抗破片冲击起爆异形复合壳体结构的设计工作。具体研究内容如下:(1)建立了破片冲击异形壳体的数学模型,基于冲击波斜入射至金属壳体与空气介质界面时的反射与折射现象,得到了反射波的位移振幅峰值,理论分析表明,V字形壳体能有效增强冲击波的反射和折射,减小进入下一层壳体的冲击波。基于多层复合壳体装药结构的临界能量判据,得出了异形复合壳体能减小破片等效直径的结论,并通过数值仿真验证了该判据的合理性及V字形复合壳体的抗冲击起爆能力。(2)基于模糊数学原理和贴近度理论,根据破片冲击起爆带壳装药试验中的冲击波压力、摆锤摆动角度、装药外层环形壳体的破片飞散速度、鉴证靶的凹坑变形深度、反应中火光明亮程度及反应后炸药残余量等参数,综合判断了冲击起爆下炸药的反应等级,并设计了反应等级判定程序。(3)对异形壳体进行了结构设计,开展了带异形壳体装药结构的的冲击起爆试验研究,得到了异形壳体的不同凸起型结构、材料组合、V形齿锥角及齿间距等参数对炸药装药反应等级的影响规律,综合分析得到了具有最优抗冲击起爆能力的异形复合壳体结构方案。(4)利用AUTODYN-3D软件进行了破片冲击起爆异形壳体装药结构的数值模拟研究,通过改变V形齿锥角得到了抗冲击起爆性能最佳的异形壳体结构,该异形复合壳体结构方案与理论及试验结果相吻合。