分析金属靶板弹道极限的延性扩孔模型

研究了刚性尖头弹垂直撞击塑性金属靶板的弹道极限问题,提出两阶段延性扩孔模型.应用功能原理,由圆柱形空腔膨胀理论和Taylor扩孔理论导出靶板塑性变形耗能,由能量守恒原理得到弹道极限速度的近似解析解.与铝合金及装甲钢靶板弹道试验数据比较表明,解析解的计算结果与试验结果吻合较好.     

混凝土靶板冲塞型穿孔模型研究

研究了刚性弹垂直撞击混凝土靶板的冲塞穿孔模式、耗能机理、弹道极限及剩余速度.应用空腔膨胀理论导出1、2阶段的耗能,应用断裂力学理论、动量和能量守恒求得第3阶段冲塞耗能,由3阶段总的耗能最小确定塞块厚度,从而得到弹道极限、剩余速度解析式.与现有理论模型结果和弹道试验数据比较表明,文中公式的计算结果与试验结果吻合较好.     

金属靶板扩孔冲塞穿孔弹头临界锥角分析

研究了刚性锥头弹垂直贯穿金属靶板扩孔冲塞型穿孔模式,在理想弹塑性材料两阶段工程模型的基础上,考虑靶板为硬化材料,得到扩孔冲塞型穿孔弹头临界半锥角及相应的弹道极限.分析了弹头长度、弹丸质量和靶板材料参数对临界半锥角的影响.计算结果与已有试验结果吻合较好.     

中等厚度金属靶板的三阶段贯穿模型

研究了刚性尖头弹侵彻贯穿中等厚度金属靶板问题。考虑靶板背表面开裂的影响,在有限厚度金属靶板两阶段侵彻模型的基础上,引入开裂侵彻深度概念,提出一个三阶段侵彻贯穿模型。基于不可压缩弹塑性材料有限球形空腔膨胀理论和等效拉伸应变断裂准则,得到弹头表面径向压力、开裂侵彻深度的解析解和弹头侵彻阻力的数值解,由Runge-Kutta法求解弹体运动微分方程,得到极限速度、剩余速度的数值解。与小截锥刚性锥头弹侵彻铝合金靶板弹道试验数据比较,本文模型计算结果与试验吻合很好。计算表明,弹头长度和靶板厚度对侵彻阻力的影响十分明显。     

刚性尖头弹垂直撞击金属靶板耗能分析

将靶板塑性变形耗能分为整体和局部耗能2部分,利用2阶段延性扩孔模型计算局部耗能,根据量纲分析和相似原理,由搜集到的弹道试验数据拟合求得整体变形耗能,得到板厚弹径比大于0.5时金属靶板最小穿透能量和剩余速度计算公式.与金属装甲弹道试验及现有分析模型比较表明,本文公式精度较高.     

刚性尖头弹侵彻有限厚度金属靶板分析模型

研究了刚性尖头弹以弹速或亚弹速垂直撞击有限厚度塑性金属靶板的侵彻问题。考虑靶板背表面自由边界的影响,建立并求解不可压缩弹塑性材料有限球形空腔膨胀模型,得到弹头表面径向压力的解析解。引入临界侵彻深度和临界撞击速度概念,提出一个两阶段侵彻模型。基于有限球形空腔膨胀模型,得到临界侵彻深度的解析解和弹体运动微分方程;用Runge- Kutta法求解微分方程,得到侵彻深度和临界撞击速度的数值解。与装甲钢靶板弹道试验数据比较,表明本文理论模型与试验吻合很好。     

TC4钛合金板对球形弹抗冲击损伤特性研究

为研究钛合金板在球形弹冲击下的弹道性能与失效特性,在一级气炮进行弹体正冲击靶板试验,获取弹体的弹道极限速度和速度曲线。用有限元软件Abaqus建立弹体撞击靶板的仿真模型,计算获取弹体不同入射角冲击靶板的弹道极限速度,验证数值仿真模型及参数有效性。结果表明:质量为8.35 g的刚性球形弹冲击厚度为2 mm的钛合金板时,数值仿真的弹体弹道极限为231 m/s,试验为233 m/s,两者相差0.86%。随弹体冲击角度逐渐增大,靶板弹道极限逐渐增大,靶板的拉伸撕裂程度更严重。     

12.7mm穿燃弹侵彻603装甲钢行为研究

通过弹道枪开展12.7 mm穿燃弹以不同速度垂直侵彻603装甲钢半无限厚靶板的弹道试验，并结合数值仿真计算对侵彻深度、侵彻阻力等进行研究。结果表明：侵彻过程中弹芯为主要侵彻元，表现为刚性侵彻，背甲对侵彻深度的影响可忽略。不同着靶速度的弹芯侵彻阻力随位移的变化规律基本一致，可分为弹芯飞行摩擦阻力阶段、弹芯头部进入靶板阶段、弹芯头部完全进入靶板阶段。通过刚性弹侵彻半无限厚靶板，结合空腔膨胀理论模型对尖卵形弹头进行等效简化，建立了尖卵形刚性弹芯侵彻深度预测公式。根据量纲分析拟合得到了无量纲侵彻深度和无量纲动能的关系式。     

靶板厚度对12.7 mm穿燃弹剩余速度和断裂特性的影响

为了获得12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi钢板的剩余速度和断裂特性,开展了12.7 mm穿燃弹侵彻不同厚度30CrMnSi靶板的试验研究,分别利用激光测速和测速靶测量了弹心穿靶前后的速度,通过改变靶厚获得了12.7mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的极限穿深。然后使用LS-DYNA动力学软件,利用FEM网格与SPH粒子相结合的数值模拟方法对12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi靶板的过程进行了仿真计算。最后利用穿甲力学理论对穿燃弹的侵彻深度、剩余速度和不同厚度靶板的弹道极限进行了理论计算。结果表明：弹心剩余长度随着靶板厚度的增加而增加,弹心的侵蚀区域由弹身部位逐渐向弹尾移动,弹性区域逐渐扩大,并且随着靶板厚度的增加,靶板的弹道极限也随之增加,弹心侵彻靶板后的剩余速度逐渐降低,根据理论计算,12.7 mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的理论侵彻深度约为27.7 mm,与试验结果相符。     

钨球侵彻薄靶板的实验研究

通过钨球对薄装甲钢板垂直侵彻试验，发现在极限穿透条件下靶板的破坏模式为开坑和冲塞，且钨球变形程度较大。运用能量守恒原理，建立了极限穿透速度与钨球变形关系式，对钨球在侵彻过程中作刚性假设引起的极限穿透速度计算误差进行了估算，并对侵彻过程中开坑耗能与冲塞耗能也进行了估算。结果表明，开坑耗能与冲塞耗能比值并非常量，而随靶板相对厚度变化。     

纤维增强复合材料抗弹吸能特性研究

为研究树脂基纤维增强复合材料的抗弹吸能特性和机制,采用4.5 g球形碎片模拟弹,对不同基体的玻璃纤维和芳纶纤维增强复合材料板进行了弹道极限V50和抗冲击贯穿试验,分析了不同冲击状态下各复合材料靶板的吸能特性和破坏特点.研究发现,增强纤维的应变率效应会显著地反映到复合材料板的抗弹吸能特性中,破坏模式决定复合材料板的抗弹吸能能力;弹体冲击入射速度、纤维与基体的界面特性是影响复合材料板抗弹吸能的重要因素.结果表明,在一定速度下的贯穿比吸能试验方法,可有效地评价和比较各树脂基纤维增强复合材料板的抗弹性能,该试验方法是对V50试验方法的有效补充.     

钨合金球形破片侵彻低碳钢的弹道极限速度计算模型

为得到更大速度适用范围的钨合金球形破片侵彻低碳钢板弹道极限速度计算模型,分析不同着靶速度下钨合金球形破片侵彻低碳钢板的侵彻破坏特征,建立了包含弹、靶主要力学参数的弹道极限速度计算模型,模型系统考虑破片刚性、塑性、侵蚀以及破碎侵彻等情况;根据模型求解需要,针对钨合金破坏特征建立对应速度阈值的计算方法;基于已有试验数据,应...     

锥头弹小斜角侵彻薄板剩余速度理论分析

为确定锥头弹体小斜角侵彻薄板后的剩余速度,分析了锥头弹小斜角侵彻薄板花瓣破坏模型,将弹体损失的动能转化为靶板的碟形凹陷应变能、裂缝扩展应变能、花瓣动力功和花瓣弯曲应变能,根据能量守恒原理推导了弹体的剩余速度公式.运用数值仿真方法对弹体剩余速度理论公式进行验证,理论结果与数值仿真结果吻合较好,验证了锥头弹体小斜角侵彻薄板后的剩余速度理论公式的合理性.     

相同强塑积薄钢板抗弹性能和破坏形式的研究

对抗拉强度在1 000～2 300 MPa范围内的3种相同强塑积薄钢板进行抗弹性能试验,观察弹击后弹坑的宏观形貌和金属流线变化,测量弹坑周边硬度,结合钢板的强度和塑性讨论钢板破坏形式对抗弹性能的影响。试验结果表明:由于塑性变形可以有效吸收弹丸的动能,钢板以塑性变形较大的盘形穿孔破坏时,相同强塑积钢板抗弹性能差异较小,强度和塑性共同影响钢板的抗弹性能;而钢板以塑性变形较小的冲塞破坏时,塑性的影响弱化,相同强塑积钢板中较高强度钢板的抗弹性能明显高于较低强度钢板。2 300 MPa钢板在弹丸未穿透时发生破碎,这与其塑性较低有直接的关系。     

高速旋转炮弹宽海拔弹道解算方法

为彻底改进传统以实弹射击试验为主研制射表的方法,创建了适应宽海拔高速旋转弹弹道解算新方法。建立弹丸非线性姿态运动数学模型,用于计算起始扰动对平均弹道影响;建立弹丸阻力系数随海拔高度变化模型、弹道符合系数与射角关系模型,用于计算高原空气阻力随海拔非线性变化对高原弹道的影响;提出高原和平原射表交接阶梯抑制方法,减小平原射表和高原射表在衔接高度段的原理误差。研究结果表明,新型弹道解算方法和用该方法设计的高原射表经某自行高炮试验证明,具有较高的精度,适用于在0~4 500 m宽海拔范围作战使用。     

多层加筋靶板的侵彻模型与等效方法

研究半穿甲战斗部对多层加筋靶板的侵彻,将侵彻过程分为2个主要阶段：冲塞过程和花瓣型扩孔过程,在此基础上提出了该侵彻的力学模型以及加筋靶板的等效方法．利用该模型和相应的等效方法所得结果与试验以及数值仿真结果进行了比较,表明3者具有较好的一致性．