双层EFP成型的数值模拟研究

摘要

EFP战斗部是近年来国内外的研究主题，是对付舰艇、直升机、坦克顶甲和底甲的有利武器。本文运用成型装药理论以及相应公式的延伸推导对单层EFP战斗部和双层EFP战斗部的结构进行了理论分析。结合LS-DYNA软件，对EFP的成型进行了数值模拟研究。
　　在理论分析方面，运用定常理想不可压缩流体力学模型推导了EFP的形成条件；利用赋值法确定了EFP发生反转的边界条件；分析药型罩曲率半径以及厚度对EFP成型的影响；探究了战斗部壳体对EFP成型的影响。
　　在模拟仿真方面，首先运用LS-DYNA对单层药型罩EFP战斗部进行模拟，为了简化运算过程，采用删除炸药单元的方法。利用能量变化等条件分析了删除炸药单元的时间节点，最终认定50μs作为删除节点是可行的。模拟了单层药型罩EFP和双层药型罩EFP的成型过程，主要涉及速度的变化以及药型罩的翻转变形。并且对比了单层药型罩EFP和双层药型罩EFP的成型过程，其中发现速度稳定后双层药型罩EFP要比单层药型罩EFP的头部速度快约250m/s。
　　在结构优化方面通过控制战斗部壳体厚度的变化，对比了双层药型罩EFP中内罩和外罩所形成的EFP的速度和长径比的变化，发现不同材料药型罩所对应的最优战斗部壳体厚度也不同。双铜药型罩的战斗部壳体厚度与装药直径的比值在0.03以下时存在最优解，铜铁药型罩的战斗部壳体厚度与装药直径的比值控制在0.03与0.04之间时存在最优解。最后利用两种情况下所得最优解对铜铜药型罩战斗部和铜铁药型罩战斗部进行仿真对比。