弹丸侵彻多层异质复合靶板中装甲钢变形细观和微观机理研究

为研究多层异质复合靶板中装甲钢排布位置,对其塑性变形微观机理及受力状态的影响规律,开展了不同结构方式复合靶板抗侵彻试验。基于金属材料学理论,对复合靶板中装甲钢弹孔塑性变形微观机理进行研究,分析了装甲钢弹坑表面硬度分布及组织演变规律,利用数值模拟研究弹丸侵彻装甲钢过程力学行为与变形机理的内在联系。研究结果表明：波阻抗匹配由高至低,弹丸冲击应力波在层间界面反射形成拉伸波,产生裂纹扩展,降低弹丸侵彻阻力;绝热剪切带内部受温度以及挤压载荷影响,产生高硬度细化马氏体晶粒,抑制塑性变形向内延伸;装甲钢背板强度及刚度越高,对装甲钢塑性变形产生位错运动的阻碍作用越强,有利于提高弹丸开坑阻力。     

高速动能弹侵彻钢板加速度测试技术研究

通过理论分析、计算机模拟。研究了弹体高速侵彻钢板时，弹体中应力波的传播规律，以及弹载测试仪器在引力波作用下的失效机理；研究了外部缓冲理论，包括缓冲材料选择、缓冲器件设计等。采用文中的研究结论．对高g值下的弹载测试仪器进行了抗高冲击设计，并进行了多次现场实验的验证。通过试验可以看出，利用不同密度、不同孔径的缓冲材料对电路模块可以进行有效地保护，极大地提高了弹体高速侵彻硬目标过程中的数据捕获率。     

不同硬度弹丸对中厚靶板作用的试验研究

弹体材料的热处理硬度对弹丸的侵彻性能有着重要的影响。通过3种不同硬度的30CrMnSiNi2A弹丸,在低速下对船用钢板进行侵彻试验。试验结果表明:弹材硬度在HRC41~47范围内,弹头部的破碎程度随着其硬度的提高而降低;下限硬度弹丸的动能主要消耗在弹头部自身的破碎过程中,基本上不能在靶板上形成侵彻孔道;上限硬度弹丸动能主要消耗在对靶板的扩孔过程中,并且弹体的破碎主要发生在弹靶碰撞初期,当弹丸头部进入靶板后,基本不会再发生破坏,弹丸的侵彻能力也随着弹体硬度的提高而提高。研究结果可为弹靶作用分析和相关设计提供重要的参考价值。     

冲击加载下梯度密度飞片系统产生准等熵压缩过程的实验技术

为研究固体炸药准等熵压缩过程,采用"钉床"形梯度密度飞片,通过改变飞片尖峰高度并结合火炮加载技术和铝基组合式电磁粒子速度计技术,测试并捕捉了飞片尖峰撞击缓冲层后缓冲层继而冲击固体炸药时炸药前表面及内部产生的准等熵压缩过程,用组合式电磁粒子速度计测试了炸药前表面及内部不同深度处的粒子速度,用冲击波示踪器捕捉了冲击波到达炸药内部各深度处的时刻,进行了不同尖峰高度的对比实验。结果表明,2.5mm飞片尖峰高度下JB-9014靶和聚四氟乙烯(PTEF)靶前表面准等熵压缩时间分别为0.37μs和0.22μs。发现靶前表面有完整的准等熵压缩过程,靶内已经完成准等熵压缩到冲击的过程。冲击波x-t图显示靶内冲击波速度前期稳定,后期衰减。发现当"钉床"(BON)飞片尖峰高度和缓冲层厚度合理配置时,才会在靶样品内部产生较宽时间的准等熵压缩过程。     

战斗部后端盖结构强度的数值仿真及应力波分析方法

针对战斗部侵彻过程中发生后端盖引信室剪切现象,提出采用数值仿真及应力波计算模型分析的方法,该方法首先建立了数值仿真模型并进行了计算,其次建立了应力波传播到后端盖端面后的传播计算模型,以及战斗部侵彻不同靶标时初始应力波的计算模型,并进行了相互校核。分析结果表明,战斗部以相同状态侵彻钢靶产生的初始应力波强度约为侵彻C40钢筋混凝土靶的2.7倍,未装配引信的引信室端面应力约为装配引信的引信室端面应力的2.8倍,即战斗部后端盖引信室内装配引信可大幅提高该部位的结构强度安全系数.     

空气击锤装置模拟硬目标侵彻实验方法

针对现有空气击锤实验装置所产生的冲击加速度脉宽过短的问题,提出了利用改进后的立式空气击锤模拟侵彻过程的实验方法。该方法采用了强度更高的材料作为试验弹体,在保证结构安全性的前提下,适当降低了接触硬度,提高了抗冲击综合性能。在不同气压条件下进行了冲击试验,将测得的冲击信号特征与实际侵彻过程的加速度特征进行了对比,结果表明两者具有较高的一致性,改进后的立式空气击锤可作为实验室检测硬目标侵彻引信的测试手段,用于模拟侵彻过程。     

炸药装药侵彻安全性模拟实验方法研究

为使炸药装药侵彻安全性模拟试验环境更接近炸药装药实弹侵彻过程中的受力环境,基于"应力率等效"和"摩擦功率密度等效"原则,分别建立了压缩载荷模拟实验方法和摩擦载荷模拟实验方法。实验结果表明,模拟实验中药柱所受应力率和摩擦功率密度的量值与实弹侵彻过程中炸药装药所受量值相近,能够模拟炸药装药实弹侵彻过程中的受力环境,并利用"比较法"验证了模拟实验方法的有效性。     

钨杆弹高速侵彻陶瓷靶的理论分析

陶瓷材料由于具有硬度高,抗压强度高,低密度等优良的力学性能,被经常用作抗冲击的防护材料.当弹体高速冲击陶瓷靶时,在撞击表面产生一很强的压缩波,使陶瓷局部被破坏形成碎块,随着弹体的进一步侵彻,最终在弹头部附近产生一破碎区.本文即考虑了陶瓷的破碎,基于球型空腔膨胀理论求出了A-T模型中的靶体强度参数Rt,利用A-T模型求出了钨杆弹以1.5～4.5km/s撞靶时的侵彻深度,并与试验结果进行了比较.     

钨合金穿甲弹侵彻钢装甲过程对弹坑附近靶板性能的影响

采用测量硬度和观察弹坑附近靶板中流线变化的方法研究了钨合金模拟穿甲弹在侵彻不同状态靶板时侵彻过程对弹坑周围材料的影响。结果发现,靶板处于在350℃及以上温度回火状态时,侵彻过程会使弹坑附近的流线发生变化,而且侵彻过程中弹坑附近流线的变化与硬度的变化规律是一致的。这种情况表明,材料在这种状态下培啻的扩孔理论是不适用的,可以用与动态剪切屈服强度有关的阻力计算侵彻过程的参数。     

5GPa内JO-9159炸药的磁驱动准等熵压缩响应特性

较宽压力范围内未反应炸药的动力学响应特性对于深入认识压缩波作用下炸药起爆热点形成机制具有重要意义.磁驱动准等熵压缩加载(无冲击压缩)是获取较宽压力范围内未反应炸药的动态压缩力学特性的有效手段.基于大电流产生的电磁力作用原理,在国内率先实现了炸药的磁驱动无冲击压缩实验技术,获得了5 GPa内JO-9159炸药在磁驱动准等...     

准等熵加载特性对PBXC03炸药起爆的影响规律

为了研究准等熵加载特性对高聚物粘结炸药(PBX)起爆响应特性的影响规律,对具有不同加载压力(8,10,12 GPa)与加载斜率的准等熵加载下PBXC03炸药起爆响应过程进行数值模拟计算。采用准等熵加载下PBXC03炸药起爆响应实验得到1,1.5,2,3,4 mm处炸药背面粒子速度时间曲线,确定了PBXC03炸药的弹粘塑性双球壳塌缩反应速率模型(DZK)参数。利用DZK模型与参数得到了准等熵加载下峰值压力与加载斜率对PBXC03炸药起爆响应特性的影响规律。结果表明,两种加载方式(不同压力与不同斜率)对PBXC03炸药起爆过程均有较大影响,其他条件相同的情况下,加载斜率或峰值压力越大,炸药内的冲击波阵面峰值压力曲线和冲击波迹线增长越快且到爆轰时间越短。     

激光驱动准等熵压缩实验研究

利用激光驱动的等离子体实现平面准等熵压缩是近年发展起来的一种新型动高压加载方式,同时也是目前加载应变率最高的准等熵压缩方式,该技术为研究材料准等熵压缩特性和物态方程提供了一条新的途径。探索了激光驱动下平面准等熵压缩的实验技术,在100J固体激光器上成功开展了金属样品的准等熵压缩实验,利用位移干涉测速技术获取了Al/LiF样品界面的速度历史,在样品中获得了接近500m/s的原位粒子速度,应变率达106s-1,准等熵压缩峰值约7GPa.     

水声干扰子弹威力分析

为了研究壳体厚度和材料对水声干扰子弹威力的影响,在Cole水下爆炸冲击波经验公式的基础上,利用AUTODYN仿真程序对水声干扰子弹水下爆炸进行模拟,分析了子弹壳体厚度和材料对水下爆炸声压级的影响,仿真结果表明,水下爆炸声压级随着壳体厚度的增加先升高后降低;壳体材料的屈服应力越大,水下爆炸声压级越高。仿真结果为工程应用提供理论参考。     

冲击载荷作用下多孔材料符合结构防爆理论计算

多孔材料具有减震和吸收冲击能量的特点，但是单一的多孔材料强度较低，为降低爆炸冲击载荷对结构的破坏，在混凝土墙壁或者两层装甲钢板中间添加一层或者几层多孔吸能材料（多孔聚氨酯、泡沫铝、铁等）构成多层复合抗爆结构，实现防爆和衰减冲击波的功能。当炸药爆炸驱动飞片高速冲击多层复合结构时，多孔材料产生塑性变形被压实。由于多孔材料冲击波阻抗很低，能够大大地削减应力波的强度。在这个过程中，飞片的冲击能量被减小，和单层结构相比，防爆能力被提高。为研究多层复合结构的防爆机理，应用冲击载荷下的材料动态本构关系，对冲击波在“钢板一多孔材料一钢板”3层介质中的传播规律和各层介质中的冲击载荷进行甘算，并对应力波在多孔材料复合结构中的衰减变化过程进行一维理论分析。     

钨锆铪活性合金破片冲击释能行为实验研究

为研究活性合金材料的冲击释能行为,采用弹道枪驱动一种高强度、高密度的钨锆铪活性合金破片,使其以不同着速撞击Q235钢靶,通过观察靶板穿孔模式和靶后冲击释能火光区的高速摄影图像,提出合金类破片冲击释能的3阶段模型,即冲击激活阶段、自蔓延释能阶段、自激活阶段。结合应力波、热应力理论和冲击温升方程,获得该破片能量的激活门限、能量完全释放的临界条件、释能火光区的最大尺寸及其靶后有效毁伤距离。研究结果表明：钨锆铪活性合金破片不仅具有类似惰性破片的动能毁伤能力,而且在穿靶前活性能耗极小,活性能量在穿靶后毫秒量级内完全释放;破片活性能量被完全激活前,释能火光区的最大毁伤容积和有效毁伤距离分别随破片着速的提高呈指数和线性增长趋势。     

舱内设备对爆载荷毁伤效应影响的对比分析

舰艇舱室内常按其功能要求安装布置有不同的设备,目前舱室内爆毁伤相关研究主要关注毁伤元对无设备舱室结构的毁伤,而很少考虑舱室内设备对于毁伤效应的影响。基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了带加强筋舱室模型,分别分析了没有安装设备、安装一台设备和对称安装两台设备等三种工况的舰艇舱室,在受战斗部装药内部爆炸载荷作用时舱室结构和设备机柜等效物的毁伤情况,对比分析了设备对毁伤效应的影响。通过对比分析三种工况下毁伤过程、测点压力变化及舱壁飞散速度的结果表明,爆炸发生后,受设备遮挡作用,不同数量的设备将对舱室内部流场分布及角隅部位冲击波的汇聚产生影响,降低了舱室内的最大超压值、改变了最大超压出现的位置,使舱室结构的破坏过程发生变化。     

HMX基PBX炸药的等熵压缩实验研究

利用磁驱动准等熵压缩加载实验技术,研究了某奥克托今(HMX)基高聚物粘结炸药(PBX)未反应固体炸药峰值压力8 GPa内的动力学响应特点。实验在保持多样品加载压力历史一致的前提下,同时加载多个不同厚度实验样品,用激光干涉测速方法获得了样品的速度响应历史曲线,对实验数据进行了Lagrange分析处理,获得了该PBX炸药样品8 GPa内的准等熵压缩线,多发实验获得的准等熵压缩线在该压力范围内一致,基于该状态方程的拟合参数对实验结果进行了流体动力学计算,计算结果与实验结果吻合较好。     

侵彻过程中穿甲弹温升机制的研究

钨合金模拟穿甲弹以 14 0 0m/s左右的初速侵彻经 2 0 0℃回火处理的 6 0 3装甲钢时 ,钨合金内会出现部分粘结相和钨颗粒熔化的现象 ,这种现象主要不是由冲击压缩引起的 ,而是由高应变率剪切变形引起的