钨球高速侵彻中厚钢板成坑特性

采用57.5/14.5mm二级轻气炮对直径为7mm的钨球以1.900~2.350km/s的速度正侵彻20mm的A3钢板进行了试验研究,得到了不同速度下钨球对钢板的侵彻深度及侵彻孔形貌。采用AUTODYN-2D软件对钨球高速侵彻钢板过程进行了数值模拟研究,得到了侵彻过程中不同时刻弹靶形貌、应力分布等,并对侵彻孔形貌、侵彻孔孔径及侵彻深度进行了预测,其结果与试验结果吻合较好。在此基础上采用数值模拟方法研究了Φ5~Φ9mm钨球对不同厚度钢板的成坑特性。     

空心钨球侵彻性能的研究

利用LS-DYNA软件对现有93W球型破片侵彻装甲钢试验结果进行符合计算,对93W合金材料参数进行标定,基于上述数值模拟与试验结果的一致性,进一步研究了93W空心钨球对装甲钢的毁伤效能。研究发现:空心钨球的弹道极限随靶板厚度的增加而增加,且弹道极限随空心钨球孔腔直径的增加呈近似指数型增加,对靶板的开孔直径也逐渐增加;动能一定的条件下,空心钨球余速、剩余动能随孔腔半径的增加呈现先增加后减小的趋势。结果表明:合理选择孔腔直径的空心钨球,可实现余速与开孔兼顾的威力要求。     

钨柱破片对装甲钢的侵彻研究

研究典型柱型破片质量、着靶姿态对装甲钢的弹道极限速度(V₅₀)的影响规律，可为战斗部毁伤元设计提供有效的参考数据。通过弹道冲击试验获取了长径比为1,质量5 g的钨柱在0°和90°着靶姿态下对10 mm装甲钢的V₅₀。试验得到钨柱破片纵向正侵彻10 mm装甲钢的V₅₀为745 m/s,横向正侵彻10 mm装甲钢的V₅₀为761 m/s,钨柱破片在侵彻过程中，破片被横向镦粗，破片头部受靶板挤压磨蚀，形成不规则蘑菇头状翻边。基于试验数据的单一性，通过数值模拟获取了不同着靶姿态下3种典型钨柱(3 g, 5 g, 8 g)对10 mm装甲钢板的V₅₀,并探索了着靶姿态和破片质量对V₅₀变化的影响规律，对比试验与数值模拟结果，两者相对误差在10%左右。研究发现，不同着靶姿态下，钨柱破片侵彻装甲钢的V₅₀存在波动区间，破片纵向正着靶时V₅₀最小，破片以40°～60°着靶姿态角着靶时V₅₀最大，钨柱破片V<...     

芳纶复合材料抗钨球性能研究

通过弹道试验研究了热固性、热塑性两类树脂基体的芳纶复合材料对钨球的抗贯穿性能,分析了芳纶复合材料对钨球的防护机理,并与装甲钢对钨球的防护性能进行对比分析,实验结果表明:芳纶复合材料与装甲钢相比有更加优异的抗钨球性能,相同面密度时,抗钨球性能提高1.5倍左右;相同防护性能条件下,减重可以接近一半.     

钨、铀合金破片侵彻性能对比数值研究

为研究不同形状钨破片和铀破片的侵彻性能的优劣,在有关试验的基础上通过AUTODYN软件开展了3组Ф7mm钨球侵彻Q235钢板的验证性仿真模拟,模拟结果与实验结果均吻合,由此验证了仿真方法和相关参数的正确性;分别开展了3种不同形状钨、铀合金破片在不同着靶姿态下侵彻10mm厚Q235钢靶的数值仿真.结果表明:在形状和初速均相同的条件下无论以何种姿态着靶,铀破片的侵彻能力都要强于钨破片;无论钨破片还是铀破片,棱角着靶姿态和棱边着靶姿态的立方体破片侵彻能力最佳,圆柱形水平姿态和面着靶姿态的立方形破片侵彻能力最差.     

钨铜粉末药型罩射孔弹对钢靶侵彻的数值模拟

利用Ansys/Ls-Dyna软件对钨铜粉末药型罩射孔弹侵彻钢靶过程进行了数值模拟。运用混合物的叠加原理对钨铜混合材料的状态方程参数进行了计算,得到钨铜(20W80Cu)粉末药型罩的参数。采用多物质ALE算法,模拟了钨铜药型罩射流的形成及侵彻钢靶的过程,模拟89型号射孔弹作用45#钢靶,穿深为153mm,孔径为9.6mm,并与实际情况对比,数值模拟结果与实验结果差别在5%以内。     

破片模拟弹侵彻钢板的有限元分析

根据破片模拟弹侵彻钢板的实验研究，采用MSC．Dytran对破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性、钢板的破坏模式以及弹体的侵彻速度、靶板的侵彻阻力进行了有限元分析，并将分析结果与实验结果进行了比较．分析结果表明，破片模拟弹冲击钢装甲的侵彻过程可大致分为初始接触、弹体侵入、剪切冲塞和穿甲破坏4个阶段．有限元分析的破片模拟弹侵彻特性及靶板破坏模式与实验观测结果有较好的一致性，在靶板破口的正面，与弹体平面凸缘两端接触的部分，变形以剪切为主，而与切削面接触的部分，以挤压变形为主；靶板破口背面为剪切冲塞破坏；有限元模拟的弹体剩余速度与实验结果吻合较好，弹体侵彻过程中弹靶作用界面的速度和侵彻速度近似呈线性变化．有限元分析结果还表明，采用适当的模型，有限元法能较好地模拟破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性以及钢板的破坏模式．     

镁合金装甲板防弹测试

目的研究不同厚度的"镁合金-钢"复合、"钢-镁合金-钢"复合装甲靶材以及单一材料的镁合金和钢装甲靶材,对Φ7.62 mm和Φ12.7 mm这2种类型子弹的抗弹效果。方法通过"半连续电磁铸造-均匀化退火-挤压变形-时效热处理"等一系列工艺,制备镁合金装甲靶材。通过研究子弹入射深度和子弹弹孔的宏观及微观图片,分析不同组合靶板的抗弹效果。结果 "30 mm镁合金C-4 mm钢板"对Φ7.62 mm子弹具有良好的抗弹性;"8 mm钢板-30 mm镁合金B-8 mm钢板"对Φ12.7 mm子弹具有良好的抗弹性;越靠近弹孔,晶粒变形越明显,且孪晶越多,孪晶密集处出现裂纹,推断弹孔周围孪晶是导致裂纹产生的原因。结论几种工业镁合金与钢板复合组成的装甲板可以有效达到防弹效果。     

一种高温真空旋转设备的研制

设备主体结构包含高温加热控制系统、旋转圆环体、电机动力系统、块状样品拆换系统、真空系统、控制系统、支撑台架等主要部分。其中旋转圆环体用直径Φ50mm壁厚2mm、316L不锈钢管弯制而成圆环状,留有钨球及样品测试用安装活接口。管道内部装有钨球,旋转环随轴转动模拟钨球在不同温度、不同流速下对管道内壁及内部电器件的磨损情况。圆环管道中心直径1000mm,设备要求极限温度为650℃,极限真空为2Pa,系统在各实验温度点的漏率均优于5×10^-8Pa·m^3/s。     

结构参数对截锥弹低速正侵彻装甲靶的影响

采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对截锥形动能弹低速正侵彻装甲靶作用行为进行了分析,获得了弹头锥角、前级半径和着靶速度对侵彻性能的影响特性,并对目前常用的侵彻理论模型进行了验证。数值模拟结果表明,弹头锥角和前级半径是影响截锥形动能弹侵彻性能的重要因素;着靶速度对侵彻深度和侵彻过载有显著影响,对弹体变形也有一定影响。实验结果与数值模拟结果吻合较好,而侵彻理论模型与实验结果有较大差别,侵彻模型并不适合分析存在一定变形的弹靶侵彻问题。     

钢纤维混凝土遮弹层抗弹丸侵彻效应试验研究与分析

钢纤维混凝土遮弹层抗常规武器侵彻效应问题,是防护工程界亟待解决的一个崭新课题。为研究这种新型防护材料的抗侵彻性能,利用Φ12.7mm弹道炮-测速靶系统对混凝土及钢纤维混凝土进行了弹道冲击对比试验,获得了弹丸着靶速度及对应的最大侵彻深度、弹坑直径、靶体破坏形态等试验参数,并利用高速摄影系统记录了靶体的动态破坏过程。针对现有经验公式均不能反映钢纤维混凝土材料高韧性影响的不足,引入钢纤维混凝土材料韧度R,对试验数据进行了回归分析,导出了侵彻深度工程计算公式。计算结果与试验数据对比表明,预估公式计算精度较高,公式中相关参数简单易于确定,且能反映钢纤维混凝土的高强高韧性特点,在实际工程应用中具有重要的参考价值。     

钛-钢板爆炸焊接的影响因素及炸药配方

爆炸复合用炸药是影响爆炸焊接效果的最主要因素,不同的材料和工艺参数对炸药的爆速、比冲量和能量有不同的影响,其中炸药的密度直接影响复板斜碰撞基板的速度和角度。选用低合金高强度结构钢Q345B和工业纯钛TA2为实验材料,通过理论计算与实验研究,得到了一种较为适合钛-钢板爆炸焊接用的炸药配方,并对钛-钢爆炸焊接影响因素进行了探讨。     

An investigation on failure mechanisms of ceramic/metal armour subjected to the impact of tungsten projectile

The failure mechanism of AD95 ceramic/4340 steel armour subjected to the penetration of the tungsten projectile was investigated at the nominal velocity of 820 m/s. Typical failure modes of the targets with various boundary conditions were presented. The effect of cover plate and confinement on failure mechanisms of the target was analyzed. The results showed that the cover plate can effectively reduce the damage of the target due to it can force the ejected ceramic fragments to decelerate the projectile, and a ceramic powders column was formed beneath the eroded projectile in the confined ceramic sandwiched between cover and support plate during penetration. Compared to the confinement, cover plate is more effective to reduce the damage of the support plate. Based on the experimental results, the failure mechanisms and penetration process of different target configuration have been discussed.     

基于不同算法的Ti/SS316爆炸焊接数值模拟研究

目的 研究不同基复板间隙对爆炸焊接质量的影响,对钛(Ti)/不锈钢(SS316)的爆炸焊接过程进行数值模拟研究。方法 利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合光滑粒子流体动力学-有限元耦合法(SPH-FEM耦合算法)和拉格朗日-欧拉耦合法(ALE算法),对钛(Ti)/不锈钢(SS316)爆炸焊接过程进行三维数值模拟,通过不同算法得到不同基复板间隙下的碰撞速度、碰撞压力及碰撞角,并将模拟结果与试验及理论计算结果进行对比。结果 当间隙为5、10、15 mm时,SPH-FEM耦合算法和ALE算法的复板碰撞速度均落在爆炸焊接窗口内,表明纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)均能成功实现焊接,没有脱落与鼓包。与SPH-FEM耦合算法相比,ALE算法下的碰撞速度、碰撞压力和碰撞角的模拟结果和理论计算结果更加吻合,可信度更高。结论 ALE算法的模拟结果与试验结果吻合,且与理论计算结果的误差更小,表明ALE算法用于纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)爆炸焊接是有效的。     

超高强钢制电池包底部球击试验与仿真方法研究

目的 研究超高强钢电池包底部球击工况的仿真分析方法，通过实物试验验证仿真分析方法的准确性。方法 通过建立电池包底部球击的仿真模型，对底部球击工况进行数值模拟，分析球击过程中应力–应变分布和底板承受变形的能量情况。开展底部球击实物试验，并与模拟结果进行对比分析。结果 在球击过程中，随着球击头撞击底板位移的增大，挤压力逐渐增加，底板变形能量也逐渐增加;当挤压力达到10 kN时，仿真位移为19.127 mm，试验结果位移为20 mm。当位移达到20 mm时，仿真底板变形能量为73.716 J，试验结果为70.581 J，仿真与试验结果较为一致。结论 超高强钢电池包在底部球击试验中未发生开裂，满足标准要求，数值模拟方法可以为电池包底部球击工况提供指导。     

Enhancing the capacity of large-scale ball mill through process and equipment optimization: An industrial test verification

The production capacity of the large-scale ball mill in the concentrator is a crucial factor affecting the subsequent separation and the economic benefits of the operation. The main aim of this study is to improve the processing capacity of the large-scale ball mill. Taking a Φ5.49 × 8.83 m ball mill as the research object, the reason for the low processing capacity of the ball mill was explored via process mineralogy, physicochemical analysis, workshop process investigation, and the power consumption method. Based on this framework, a series of laboratory grinding optimization tests were conducted and verified via industrial tests. The results show that the ore primarily contained hematite and magnetite, the disseminated particle size of magnetite was primarily a coarse-grained inlay that was easy to separate from gangue, while the disseminated particle size of hematite was primarily an uneven and medium-sized inlay, which increased the grinding difficulty. Under optimum conditions of +6.0 mm material suitable for a 100 mm ball diameter, −6.0 + 2.0 mm material suitable for an 80 mm ball diameter, −2.0 mm material suitable for a 70 mm ball diameter; medium ratio of Φ90 mm 34.62%, Φ70 mm 26.92%, Φ60 mm 23.08%, Φ40 mm 15.38%; filling ratio of 32%; material ball ratio of 1.0; rotation speed rate of 80%; and grinding concentration of 78%, the −0.074 mm content in the grinding product increased from 55.10% to 58.86% and the processing capacity of the ball mill increased from 310 to 320 t/h to 350 t/h. Scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDS) micrograph analysis shows that the fineness of the ore and dissociation degree of useful minerals were apparently improved by optimizing the process and equipment.     

钨合金正挤压棒坯溶剂脱脂缺陷的形成与控制

粉末挤压成形技术是制备大长径比钨基高比重合金棒材最有效的方法之一,而脱脂过程直接影响着样件缺陷控制及合金力学性能的改善效果.探讨了Φ12 mm和Φ15 mm钨基合金正挤压棒坯溶剂脱脂缺陷的形成及其控制,采用可控恒温仪调控溶剂脱脂速率,利用数码相机和扫描电镜分别对棒坯表面形貌和微观结构进行观察.结果表明：钨基合金正挤压棒...     

A generalized formula for the penetration depth of a deformable projectile

A simple analytical algebraic formula is developed for predicting the penetration depth of a deformable projectile into a semi-infinite target. This formula is a simplified version of more general equations that have been developed to predict the time-dependent penetration process in finite thickness targets. Specifically, the formula generalizes the classical hydrodynamic theory to include dependence on elastic properties of the target and on the yield strengths of both the target and the projectile. Moreover, the formula is limited to the case of long-rod penetration where both the projectile and the target experience significant plastic flow. The limiting values of the location of the elastic–plastic boundary in the target have been determined, and a single empirical constant has been introduced to characterize the transition between these limiting values. A value for this empirical constant has been determined which produces theoretical predictions that are in reasonable agreement with experimental data for moderate to high values of the impact velocity of steel and tungsten projectiles penetrating a steel target.