【摘 要】
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光滑粒子流体动力学(SPH)方法是一种纯拉格朗日型的无网格方法,能够摆脱网格对计算的约束,相对于传统网格方法有独特优势,特别适合模拟涉及大变形问题以及高速冲击问题。本文鉴于SPH方法的优势,运用Fortran语言编译建立了冲击动力学平台,在验证程序准确性之后,对高效毁伤中的一些前沿问题进行了如下的研究工作:(1)随着现代战场环境的变化,传统罩材的聚能战斗部渐渐不能满足现代战争的作战要求,本文对一种
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光滑粒子流体动力学(SPH)方法是一种纯拉格朗日型的无网格方法,能够摆脱网格对计算的约束,相对于传统网格方法有独特优势,特别适合模拟涉及大变形问题以及高速冲击问题。本文鉴于SPH方法的优势,运用Fortran语言编译建立了冲击动力学平台,在验证程序准确性之后,对高效毁伤中的一些前沿问题进行了如下的研究工作:(1)随着现代战场环境的变化,传统罩材的聚能战斗部渐渐不能满足现代战争的作战要求,本文对一种新型高效毁伤武器PTFE/Al活性材料聚能战斗部的毁伤特性进行了研究。通过在SPH冲击动力学平台中添加PTFE/Al活性材料的材料模型,在验证所选取材料模型可靠性的基础之上,对PTFE/Al活性聚能战斗部侵彻靶板产生动能侵彻以及内爆的耦合作用的过程进行模拟。得到了PTFE/Al活性材料聚能战斗部比传统的聚能战斗部具有更优良的毁伤效果,对装甲目标更大的毁伤概率,尤其在穿靶之后对后效靶的作用更具威力,并且分析了不同炸高对PTFE/Al活性材料聚能战斗部毁伤效应的影响。(2)针对在轨航天器受到空间碎片以及空间微流星体每秒几公里乃至十几公里速度的超高速撞击的威胁。本文利用考虑电子温度影响的非平衡热电离模型,将基于Arrhenius方程的化学反应速率添加至SPH程序代码中,计算超高速碰撞过程中产生的等离子体的总电量数,并利用毕奥萨伐尔定律,对等离子体产生的磁场强度进行数值模拟计算,模拟不同速度的铝丸以不同碰撞角度撞击铝靶的过程。数值模拟的结果表明,在相同的着靶角度下碰撞速度越大,碰撞产生等离子体的电量越高,引发的磁感应强度变化越大。在碰撞速度较低条件下的正碰撞以及小角度碰撞像30°碰撞相比于其他碰撞角度所引发的电磁效应影响更为明显。随着撞击速度的增大,30°碰撞产生的电磁影响则不如其他撞击角度明显,碰撞产生的电磁特性则随着撞击角度的增大而变得强烈。最后提出了带有临界速度的改进经验公式,以期对航天器对空间碎片的防护设计起到一定作用。
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