聚能装药也称成型装药或空穴装药，其在化学能爆炸装置中属于一种定向聚能装置，这种装置的定向聚能效应是通过置在炸药空穴内的金属罩由爆炸化学能量的聚焦而获得的。由于冻土材料的特殊性，普通钻具无法有效地对其进行钻孔，即便是专门的冻土钻孔机械，钻孔效率也比较低。如何运用聚能装药技术设计一种快速便携的冻土射孔器是本论文的主要目的。 本文简要介绍了聚能装药的基本理论和国内外的研究现状，详细叙述了如何运用ANSYS／LS-DYNA来模拟聚能装药及聚能装药对靶板的侵彻，以及如何通过模拟来指导设计，并利用这一方法设计了一种冻土射孔弹。 首先根据现有的聚能装药理论、侵彻模型、经验公式及侵彻要求初步确定聚能罩的选择范围。然后利用ANSYS／LS-DYNA对选定范围内的几种典型聚能罩进行模拟，对模拟形成的射流／弹丸的各项参数进行比较分析，选出了三组较适合对冻土进行侵彻成孔的罩型。之后对选出的三组弹型进行4：1加工和冻土、岩石侵彻实验，根据试验结果确定了截卵型罩的冻土侵彻效果较好。再进一步进行截卵型罩聚能装药对混凝土、土壤、岩石和冻土的侵彻模拟，并利用杆侵彻模型计算截卵型罩的冻土、岩石侵彻深度，比较模拟结果和模拟—理论结果与实验结果。通过分析比较试验结果与模拟及理论结果的关系，适当调整模拟参数，使模拟结果与实验结果接近并确定了聚能装药模拟的可信度。 最后，运用ANSYS／LS-DYNA通过对装药结构、药型罩厚度、起爆方式等的模拟分析对截卵形罩聚能装药进行优化设计，达到了减轻弹重和提高侵彻孔深的目的。 论文着重探寻了一种有效的聚能装药和聚能装药侵彻模拟方法，并运用该方法成功地指导了冻土射孔弹的设计和优化，确定了模拟设计法的可行性，对以后相关的设计有一定指导意义。