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3.1 本文所用的数值模拟方法介绍 11
3.1.1 有限元概述 11
3.1.2 AUTODYN介绍 11
3.1.3 Lagrange算法介绍 12
3.1.4 材料随机破坏模型 12
3.2 材料与状态方程 13
3.2.1 壳体材料及状态方程 13
3.2.2 炸药材料及状态方程 15
3.3 不同壳体材料性能对形成破片特征参量的影响 15
3.3.1 仿真模型结构和网格划分 15
3.3.2 不同壳体材料性能形成破片分布情况 16
3.4 不同壁厚壳体对形成破片特征参量的影响 18
3.4.1 不同壁厚壳体形成破片质量分布情况 18
3.5 不同炸药对形成破片特征参量的影响 21
3.5.1 不同炸药形成破片质量分布情况 22
3.5.2 不同炸药形成破片初速分布情况 23
3.6 不同距离偏心起爆对形成破片特征参量的影响 24
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.1.1 杀爆弹的基本介绍
杀爆弹(High Explosive Projectile)又名杀伤爆破弹[1]。杀爆弹主要的构成分为三部分，分别是弹丸、引信和发射装药[2]。杀爆弹一直是战争当中最重要的常规武器之一，其性能兼顾杀伤和爆破两种作用，可以打击水上、地面和空中等各种目标，例如飞机、坦克、军事工程、装甲车辆以及有生力量等。自19世纪以来，杀爆弹的综合性能不断的提高，其先后经历了5个发展阶段：弹体外形的演变、增程方式的演变、破片类型的演变、战斗部装药的演变和战斗部材料的演变。
1.1.2 课题的相关背景概述
战斗部的作用是给予作战对象严重毁伤或完成既定战斗任务。他是整个弹药的核心部分。目前主要的毁伤机理包括杀伤、侵彻、聚能、云爆以及子母弹等。杀伤型战斗部有很多种，本文主要讨论破片杀伤战斗部。杀爆弹主要的杀伤方式是采用炸药爆炸后产生的破片对范围所造成伤害。
破片杀伤战斗部的基本原理是利用高能炸药的爆炸使壳体破碎成几百或者几千个碎片并使其加速到高速度，以此对目标进行毁伤和侵彻等作用。
早期的杀爆弹设计由于没有考虑弹体结构、弹体材料等因素对形成破片的影响，所以弹丸爆破后形成破片的数量、速度都没有达到一个理想的最佳值。实验证明，战斗部的结构、壳体材料特性、炸药装药结构以及起爆方式等因素都对形成破片的特征参量有着直接或间接地影响[3]。
1.1.3 课题研究的意义
本文主要是研究不同炸药装药、壳体壁厚、壳体材料性能以及起爆方式对形成破片参数的影响。由于炸药装药、壳体壁厚、壳体材料性能以及起爆方式属于战斗部的组成因素，所以炸药装药、壳体壁厚、壳体材料性能以及起爆方式的不同必然影响形成破片的性能和杀伤威力。通过研究不同炸药装药、壳体壁厚、壳体材料性能以及起爆方式对其的影响，有利于在设计战斗部形状时采用最佳方式使杀爆弹破片的特征参量以及侵彻能力达到最大化。对提高杀爆弹威力有着重要的意义。
1.2 破片形成影响因素国内外研究进展分析
对于自然破片来说，战斗部的结构和形状、壳体的材料特性、炸药的类型和装填情况、起爆方式以及一些随机因素都对破片的特征参量有着密切的影响。杀爆战斗部作为传统战场的主战弹药，对其战斗部结构、弹体材料性能、装药性能等的研究一直受国内外学者的关注。50SiMnVB钢之所以是杀爆战斗部弹体的主要选材，其高强度，高韧性是主要原因，对其材料性能及动态力学特性国内外很多学者已开展了大量的研究工作，如赵金茹[4]等研究了硼含量对50SiMnVB钢抗冲击性能的影响，常列珍[5]等对50SiMnVB钢进行不同热处理，比较不同热处理后50SiMnVB钢的参数性能的变化。杀爆弹的杀伤作用是利用弹丸爆炸后形成的具有一定动能的破片实现的，其杀伤效果由目标处破片的速度、形状、姿态和密度来决定，而这些都与弹体厚度有着很大的关联，因此有必要研究不同炸药装药、壳体壁厚、壳体材料性能以及起爆方式对其形成破片质量分布、初速等的影响规律。
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