预扭转钨合金杆弹侵彻能力的实验研究

对预扭转和未扭转钨合金杆弹进行了侵彻实验,实验结果指出钨合金杆弹经预扭转之后侵彻能力有一定的提高．分析了在冲击过程中钨合金晶粒变形过程,发现预扭转后钨晶粒沿最大剪应力方向排列,因此有利于绝热剪切变形的发生,绝热剪切带使得弹头在侵彻过程中不断自锐,从而提高了预扭钨合金杆弹的侵彻能力．     

钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板的SPH方法数值模拟

采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板作了数值模拟，给出了侵彻过程的物理图像。分析了玻璃层板间距对计算结果的影响。比较了玻璃的本构模型对数值结果的影响。通过对比实验数据，JH-2模型的计算结果明显大于实验结果，而Mohr-Coulomb盖帽模型得到的侵彻深度与实验更加吻合。进一步研究了侵彻深度对弹丸速度的依赖性，给出了钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板的侵彻深度经验表达式。     

杆式动能弹斜侵彻横向运动靶板影响因素的数值模拟

利用LS-DYNA3D有限元软件对钨合金长杆弹斜侵彻运动靶板进行了数值模拟研究,从长杆弹剩余速度和靶板破坏程度的角度分析了动能弹体斜侵彻横向运动靶板的能力。从中得出了弹体的变化规律和靶板的物理图像,结果表明:长杆弹初速度及长细比、靶板运动方向及速度、靶板的倾角对弹体的侵彻能力都有很大的影响。     

环形及线形聚能装药侵彻体对长杆式穿甲弹穿甲过程干扰的试验和数值模拟

为进一步提高聚能型爆炸反应装甲防护性能,增强坦克在战场上的生存能力,设计一种以环形聚能装药结构为基本结构的新型爆炸反应装甲,来拦截高速长杆式穿甲弹（简称长杆弹）。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对环形爆炸成型结构干扰钨合金长杆弹穿甲过程进行数值模拟,分析了环形爆炸成型侵彻体成型过程及干扰长杆弹穿甲过程机理。在相同条件下,与线形爆炸侵彻体干扰长杆弹穿甲过程进行了对比。结果表明：环形聚能装药结构爆炸成型侵彻体具备更高的防御性能,长杆弹有效侵彻深度与线形装药结构相比降低32.5%,弹坑长度增加10.4%,且在环形爆炸侵彻体干扰下长杆弹弹杆断裂、偏航;模拟结果与试验结果吻合良好。     

长杆模拟弹内弹道强度试验与动态计算分析

研究给出长杆模拟弹内弹道发射强度实验结果与数值计算分析，结果表明，长杆弹在发射状态被拉断的直接原因是弹体材料在危险截面处的应力值达到或超过了材料的动态屈服强度。     

钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标临界跳飞角计算模型

针对钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标的跳飞问题,通过简化目标和分析变量构造弹目交汇物理模型,采用LS-DYNA3D显式动力学软件建立有限元仿真模型并进行校验,开展长杆弹以着速1 000~2 200 m/s、命中偏移角0°~40°多工况撞击厚壁柱形目标的仿真计算,得到不同着靶条件下长杆弹的临界跳飞角β_c。通过对着速v、命中偏移角γ对临界跳飞角β_c的影响进行量化分析,经数据拟合获取修正因子,建立基于Rosenberg临界跳飞角β_c的修正计算模型。与数值模拟结果对比结果表明,该模型对确定钨合金长杆弹撞击厚壁柱形目标跳飞边界具有较好的适用性。     

分段杆弹的梯度化设计

为充分发挥出分段杆弹侵彻效能，利用LS-DYNA软件拉格朗日算法对钨合金长杆弹侵彻装甲钢进行数值模拟，得到长杆侵彻的典型物理图像和重要物理量的时程曲线，与实验和理论结果进行对比，验证有限元模型的有效性。构造了各段长度梯度分布的和各段直径梯度分布的两类分段杆，对比研究了其侵彻效能。研究结果表明：分段杆弹体总有效长度一定时，各段长度均匀相等时分段杆的侵彻能力最大；各段直径梯度分布的分段杆弹比各段长度梯度分布的分段杆侵彻深度大。     

长杆弹垂直侵彻复合装甲机理的研究

为抵抗动能弹和破甲弹的侵彻，在车辆关键部位的防护采用复合装甲。根据长杆弹垂直侵彻均质半无限靶板的理论，建立了长杆弹垂直侵彻多层复合装甲的简化模型，对侵彻深度进行了数值模拟，讨论了陶瓷和玻璃钢厚度对复合装甲抗弹效果的影响，并通过实验研究加以验证，实验结果和数值模拟结果吻合较好。     

微结构对预扭转钨合金动态响应的影响

研究了未扭转和预扭转钨合金的力学性能，应变率范围１０－４～１０３ｓ－１．研究发现，未扭转和预扭转钨合金都具有大的应变率敏感性；未扭转钨合金表现出流动应力随应变增加而提高的特性（σ／ε＞０）；预扭转钨合金在准静态下表现为σ／ε＞０，而在高应变率下则呈现出失稳现象（σ／ε＜０）；预扭转试件的表面有肉眼可观察到的“亮带”出现，而未扭转试件则未出现．微观实验及分析表明，失稳现象与钨合金组元的热力性能和空间结构分布有关．     

钨合金长杆弹斜侵彻间隔靶的数值仿真与试验

采用显式动力学分析软件LS-DYNA,对钨合金长杆弹斜侵彻三层间隔靶板的情形进行了数值仿真,并进行了试验验证。结果表明：试验数据与仿真结果吻合良好,子弹可对预定靶标实施有效毁伤。建立的仿真方法可用于指导长杆弹的优化设计、毁伤效果评估以及侵彻多层间隔靶相关问题的研究。     

缩比件弹体侵彻混凝土过程相似律研究

在模拟实验条件下 ,研究了不同缩比件钨合金弹体侵彻混凝土过程的相似性。结果表明 ,钨合金弹体侵彻混凝土靶体时 ,在高速区侵彻深度与弹速间存在线性关系 ;弹体直径较大时 ,可以把不同直径弹体侵彻过程受到的平均压力看作相等 ,并且侵彻过程存在几何相似性     

金属靶材料密度对抗弹性能影响的实验研究

述及了金属靶材的密度对其抗弹性能的影响所进行的实验研究。用100滑模拟钢弹和钨合金弹撞击钢、铝、铜、钛、铅、钨6种金属靶,实验结果表明长杆穿甲弹的侵彻深度与金属靶材料密度的0.36次幂成反比。建立了一个适合于长杆弹侵彻均质金属靶使用的关系式p/D_p=1.79(ρ_P/ρ_t)~(0.69)(ρ_tV~2/Y_t)~(1/3) 其中V是子弹的撞靶速度,ρ_p和ρ_t是弹材和靶材的密度,Y_t是靶材的动态屈服强度,P为侵彻深度,D_p为弹径。     

极限穿透速度与靶板材料动态屈服强度

以钨球侵彻装甲板试验研究结果为依据，运用牛顿第二定律，对不同弹靶条件下靶板材料的动态屈服强度进行了计算．结果表明，靶板材料的动态屈服强度并非常数，而与靶板厚度有直接关系，进而对极限穿透速度计算公式中靶板材料动态屈服强度一项进行修正，采用修正公式可获得与试验数据相符的结果．     

扭曲尾翼弹箭气动外形多目标优化

为了提升掠飞末敏弹战术技术性能,将扭曲尾翼结构应用于弹箭气动布局,并在风洞实验基础上,结合计算流体力学、正交实验、逐步回归分析以及多目标遗传算法,对扭曲尾翼弹箭开展了以增旋、减阻为目标的气动外形多目标优化设计,最终给出了尾翼外形的Pareto优化方案。结果表明：采用扭曲尾翼结构有利于改善弹箭气动性能;所建立的气动参数代理模型,能对弹箭阻力系数和平衡转速进行准确预测,并得到了尾翼几何参数对其影响规律;基于多目标遗传算法最终得到的Pareto优化方案,达到了良好的增旋、减阻效果。该研究方法对扭曲尾翼弹箭气动优化设计具有参考意义。     

国外弹用高性能钨合金研究进展

The paper reviews the recent development of the technological level and the working ways of foreign advanced tungsten heavy alloys for long rod penetrator,and some pieces of advice about our research for tungsten heavy alloys are also given.     

国外弹用高性能钨重合金研究进展

对近年来国外杆式穿甲弹用高性能钨重合金材料研究所达到的技术水平,所采 用的加工工艺作了简要的叙述,并且对我国弹用钨重合金研究提出了一些建议。     

基于弯管-流线模型的长杆弹侵彻头部材料流动过程分析

为了研究长杆弹侵彻过程中弹体材料的二维流动特性,基于长杆弹高速侵彻流体动力学模型,结合侵彻过程质量守恒以及弯管-流线模型,发展以撞击速度、参考点角度、参考点半径为控制变量的二维弯管-流线侵彻模型。利用该模型计算分析了钨合金侵彻钢靶过程中弹体头部材料的流动特性,并与试验结果进行了对比。结果表明：长杆弹侵彻过程中弹体头部材料的流动呈非均匀分布特性,外侧流速小于内侧流速,且弹体头部材料压力呈梯度分布。二维弯管-流线模型可用于描述侵彻过程中弹体头部材料的流动行为,解释了弹体在侵彻最终阶段弹体头部由流体主导向固体主导转变的作用过程,揭示了侵彻孔道形状变化与弹体侵彻状态之间的关联机制。     

柱形93钨弹体超高速撞击薄钢板穿孔及破片群扩展特征

为进一步研究柱形弹体超高速撞击靶板的破片群扩展、弹体侵蚀等问题,开展柱形93钨 弹体超高速撞击薄钢板实验研究。通过量纲分析方法给出柱形弹体穿靶的穿孔直径经验公式;利用高速摄像技术获得靶后破片群运动图像,分析破片群扩展规律以及弹体的侵蚀规律;基于微观组织分析,探索超高速撞击中弹靶材料的熔化问题。结果表明：通过对实验数据的拟合,认为在弹靶材料不变的情况下,靶板穿孔直径、靶后破片群轴向扩展最大速度、横向扩展最大速度近似和弹体直径、靶板厚度、撞击速度相关,而对于弹体侵蚀长度,除上述参数外还与弹体长径比相关;在柱形弹体超高速撞击靶板问题中,靶板背表面产生层裂并在破片群前部形成速度大于剩余弹体速度的“尖端”,可近似由靶板厚度小于弹体直径的0.72倍来确定;当柱形93钨弹体以2~3 km/s速度撞击靶板时,靶后破片群尚未发生大范围熔化,但当破片群、剩余弹体撞击第2层靶板时,受到二次加载作用,撞击区附近将发生大范围的材料熔化。     

杆式穿甲弹侵彻靶板时弹坑表面熔化快凝层研究

钨合金杆式穿甲弹高速侵彻装甲靶板时,在弹孔表面会产生很薄的“熔化快凝层”。为了进一步研究熔化快凝层的形貌特征和形成机理,对小口径钨合金杆式穿甲弹垂直侵彻30CrMnMo装甲钢板产生的弹坑表面,进行了扫描电镜观察及能谱分析,并利用LS-DYNA对弹、靶作用区的温度场进行数值模拟。结果表明：熔化快凝层的成分包含弹芯材料W、Ni、Fe和靶板材料Fe、Cr、Mn. 其中钨在熔化快凝层中以两种晶粒形式存在,较大的呈扁状细长形,长度为几个到几十 个微米;较小的呈球状弥散分布在基体内,直径为100~400 nm. 还发现杆式弹芯头部的质量消耗是以“溶解破碎”形式发生。对“熔化快凝层”的研究可为深入分析钨合金杆式弹穿甲机理提供依据。