1，項目描述

    在軍工領域中，射流及破甲彈等應用較多，對裝甲目標的毀傷效果強。

破甲彈 HEAT（High-Explosive Anti-Tank）破甲彈又稱空心裝藥破甲彈，是以聚能裝藥爆炸后形成的金屬射流穿透裝甲的炸彈。也稱聚能裝藥破甲彈，是反坦克的主要彈種之一。

破甲彈穿透裝甲的方式是通過化學能彈來完成的，HEAT彈戰斗部的金屬殼體可以在發射后，通過錐形裝藥的聚能原理將高溫高壓的金屬射流聚焦成一條線，使得內部壓力集中于一點并穿透敵方裝甲，已達到殺傷敵方坦克內部乘員、破壞武器裝備的效果。理論上破甲彈可以擊穿五倍于自身金屬墊口徑的均質裝甲。破甲彈是基于門羅效應開發的化學能反裝甲彈種，將錐型中空的裝藥 （常見藥型還有半球型、喇叭型等） 在距離裝甲板一定高度的位置起爆，以聚焦的高溫高速射流擊穿裝甲板并對人員器材進行殺傷，因此也常稱為錐型裝藥、成型裝藥、中空裝藥、聚能裝藥。通過合理設計裝藥形狀和炸高（理論上的理想炸高為直徑五倍）并加裝金屬藥型罩，現代破甲彈的靜破甲深度通常可達藥型罩直徑的五倍以上，破深隨藥型罩直徑增大有所提高，但藥型罩直徑大于150mm時破深提高不明顯。

現代一些破深超過1000mm的反坦克導彈應用的是串聯破甲戰斗部，對爆炸反應裝甲有較好效果。

對于破甲彈的2D模擬市場上較多，但是對于3D三維模擬，由于難度較大，對LSDYNA軟件的應用技術和能力提出一定的要求，本文正對三維射流破甲彈的成型進行講解。

2，幾何模型

    幾何模型包括空氣、B炸藥、銅射流。首先利用workbench的dm模塊建立空氣、B炸藥、銅射流的幾何模型，注意的是三個模型要放入一個part下，以保證他們之間可以形成共節點的有限元模型。模型如下圖所示，采用1/4模型。

3，材料

    空氣采用null本構及GRUNEISEN狀態方程。銅射流采用MAT_JOHNSON_COOK本構，炸藥采用MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN本構及jwl狀態方程。

    對于三維射流，銅射流材料本構的參數極為重要，具體的材料本構參數如下：

*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN

2,1.63,0.693,0.270,0.000E+00

*EOS_JWL

2,3.71,7.430E-02,4.15,0.950,0.300,7.000E-02,1.00

$

*MAT_NULL

         1 0.125E-02  0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00    

*EOS_GRUNEISEN

         1 0.344E-01  0.00      0.00      0.00      1.40      0.00      0.00    

  0.00

*MAT_JOHNSON_COOK

         3  8.96     0.477    

 0.900E-03 0.292E-02 0.310     0.250E-01  1.09     0.136E+04  293.     0.100E-05

 0.380E-05  0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00      0.00    

  0.00    

$

*EOS_GRUNEISEN

         3 0.394      1.49      0.00      0.00      1.99      0.00      0.00    

  0.00

4，有限元網格

    在workbench下劃分網格，網格尺寸為0.5mm。網格數50萬以上。需要注意的是必須采用全六面體網格，否則會計算失敗。

5，單位制選擇cm-g-us，并輸出k文件

6，修改k文件并定義流體多物質組，具體關鍵字如下：

*SECTION_SOLID

         1        11

*SECTION_SOLID

         2        11

*SECTION_SOLID

         3        11

*ALE_MULTI-MATERIAL_GROUP

        1          1

        2          1

        3          1

*CON*T*ROL_ALE

         2         1         2-1.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000

 0.0000000 0.0000000 0.0000000

7，計算條件

采用500us計算時長。

*CON*T*ROL_TERMINATION

  500.             0   0.00000   0.00000   0.00000

8，求解

求解過程如下，6核cpu計算時間需要54min。

9，結果分析

通過計算，射流成型效果較好，成型如下圖所示。