高速破片侵彻舰用复合装甲模拟实验研究

采用14．5mm滑膛枪发射高速立方体破片，对舰用复合装甲结构靶进行侵彻实验研究，从而模拟全预制破片杀伤战斗部爆炸所产生的破片对舰体的侵彻作用。实验结果表明，舰体钢板与复合材料防弹板组成的复合装甲抵御高速破片侵彻较防弹钢具有明显的优越性，所研制的复合纤维防弹板以及实验用复合装甲结构，同等防护能力条件下，较防弹钢减轻重量30％以上。     

钨破片侵彻舰艇装甲薄弱部位毁伤效能评估

模拟了末端制导反舰导弹在侵彻舰艇装甲时末制导弹爆炸模型,得出破片飞行的初速度,再通过 ANSYS/LS-DYNA进行不同速度和质量及形状的钨合金破片侵彻装甲薄弱部位的数值模拟,得出高速自锻破片能够对装甲毁坏,但会使装甲出现反弹,侵彻深度不及中等速度破片;尖头破片出现较大应力集中,未到侵彻深度会使破片破坏;得到毁坏薄装甲的最小破片质量,为薄弱装甲防护提供了参考。     

大口径EFP侵彻典型装甲钢板过程的数值仿真与试验研究

通过大口径EFP高速侵彻装甲靶板试验,以及利用AUTODYN-3D有限元仿真软件对整个侵彻过程进行数值模拟,研究了EFP开坑、稳定侵彻、尾翼侵彻和冲塞贯穿形成二次破片的物理过程,模拟结果与试验现象和理论分析均吻合较好,并从原理上分析了试验中各宏观现象产生的原因。研究结果不但认识了EFP侵彻装甲靶板的机理,也可以为聚能装药对典型装甲毁伤评估提供参考。     

典型靶后破片对明胶毁伤的数值模拟

借助ANSYS/LS-DYNA软件,采用Lagrange算法对4.8mm球形破片侵彻明胶靶标进行了数值模拟研究,将计算结果同相应的试验结果进行了比较,二者符合得很好,验证了数值模拟方法的正确性及有效性。在此基础上分析了聚能装药侵彻装甲靶板靶后破片形状、破片质量、破片速度对明胶靶标最大瞬时空腔直径和侵彻深度的影响规律,并以明胶靶标最大瞬时空腔直径和侵彻深度为指标,应用正交设计方法分析了破片形状、破片质量、破片速度3因素对指标的影响主次关系。研究表明:破片质量是影响明胶靶标最大瞬时空腔直径及侵彻深度的主要因素。     

破片侵彻陶瓷/芳纶复合装甲数值模拟

利用三维非线性动力有限元程序LS-DYNA,建立了破片侵彻陶瓷/芳纶复合材料装甲的有限元分析模型,描述了侵彻过程的物理和力学现象,得出了一些重要参量的变化规律,与破片侵彻相同面密度的均质装甲钢装甲进行了比较.陶瓷/芳纶复合装甲的抗侵彻能力要优于相同面密度的均质钢装甲.     

胞元结构液态复合装甲对射流的干扰特性

为了提高坦克防护装甲的高级别防护能力,应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对射流侵彻胞元结构液态复合装甲的过程进行数值模拟.分析不同的胞元高度和靶板倾角对胞元结构液态复合装甲抗射流侵彻性能的影响,研究液体的径向汇聚和飞溅对射流的干扰情况,以及面板、背板的鼓包变形情况;并通过射流垂直侵彻液态复合装甲的剩余穿深试验,验证了数值计算模型的可靠性.研究结果表明:复合装甲内部液体的径向汇聚和飞溅都会影响射流的稳定性,降低射流的剩余侵彻能力,增加胞元高度和复合装甲的倾角都能降低射流稳定性,可有效提高液态复合装甲的防护性能.     

陶瓷复合装甲抗超高速破片试验研究

针对装甲车辆对超高速破片的防护需求,设计两种碳化硅陶瓷复合装甲,采用25 mm弹道炮和2 000 m/s的钨合金破片模拟弹进行靶试试验,考核两种结构抗超高速破片侵彻的防护能力。研究结果表明:碳化硅陶瓷在2 000 m/s以上的弹丸速度水平下具有高效的抗侵彻能力;面密度约为135 kg/m2的碳化硅陶瓷复合结构,可实现对2 000 m/s钨合金立方体破片模拟弹的有效防护。     

陶瓷/玻纤复合防护结构层间位置对抗破片侵彻性能的影响规律研究

为研究陶瓷/玻纤复合防护结构的层间位置对抗破片侵彻性能的影响规律,文中采用145 mm弹道枪加载方法进行了30 g破片对18 mm厚陶瓷(含有3 mm厚玻纤包裹层)/20 mm厚玻纤复合板的侵彻试验,并获得了破片的最小贯穿速度.同时,通过数值仿真进一步研究了复合板层间位置对抗破片侵彻性能的影响.结果表明,当靶板总厚度为38 mm左右,30 g破片以1 300 m/s的初始速度侵彻陶瓷/玻纤复合结构时,陶瓷板与玻纤板的厚度比在0.9.~1.7之间时其抗破片侵彻能力较好.     

陶瓷/玻纤复合防护结构层间位置对抗破片侵彻性能的影响规律研究

为研究陶瓷/玻纤复合防护结构的层间位置对抗破片侵彻性能的影响规律,文中采用14.5 mm弹道枪加载方法进行了30 g破片对18 mm厚陶瓷(含有3 mm厚玻纤包裹层)/20 mm厚玻纤复合板的侵彻试验,并获得了破片的最小贯穿速度.同时,通过数值仿真进一步研究了复合板层间位置对抗破片侵彻性能的影响.结果表明,当靶板总厚度为38 mm左右,30 g破片以1 300 m/s的初始速度侵彻陶瓷/玻纤复合结构时,陶瓷板与玻纤板的厚度比在0.9.～1.7之间时其抗破片侵彻能力较好.     

B4C陶瓷/UHMWPE复合材料防护性能数值模拟分析

为提升复合装甲抗弹性能,用Autodyn软件建立二维模型,通过SPH算法对单一UHMWPE纤维复合材料靶板进行数值模拟,研究其侵彻机理和破坏模式,对B4C陶瓷/UHMWPE复合材料靶板的5种结构进行侵彻性能仿真预测,并验证模拟结果.结果表明:迎弹面应选刚度和硬度高的材料,当用B4C陶瓷时,B4C陶瓷与UHMWPE复合材料靶板厚度比为4:10,抗弹性能最佳.试验结果与模拟结果一致性较好.     

钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限研究

分析以往钛/钢复合板爆炸焊接装药量计算过程中存在的问题,结合可焊性窗口下限理论及爆速试验结果,提出钛/钢复合板爆炸焊接装药厚度下限的计算方法,从数值上阐明装药厚度下限值与复板厚度、复板密度、炸药参数、基复板最小碰撞速度之间的函数关系。参照此装药厚度下限值进行钛/钢复合板爆炸焊接验证试验,结果表明,钛金属复板的延展变形得到很好的控制,结合界面没有产生Ti-Fe脆性金属间化合物,结合界面抗剪切强度达到380MPa。     

离心铸造WC/钢组织结构的研究

选用GCr15轴承钢为基体,WC颗粒为增强相,采用离心铸造工艺制备WC/钢复合材料—LGJW20。用金相分析、电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)及能谱分析(EDS)等方法研究材料铸态的相变过程及显微组织。研究结果表明:LGJW20显微组织中基体主要为细小的珠光体组织,基体中析出大量M23C6及MC型等细小碳化物颗粒;WC原始颗粒以各种复式碳化物的形式析出,分别形成枝状或鱼骨状共晶碳化物、网状二次碳化物及大块状碳化物。     

锻造对WC/钢烧结复合材料冲击韧性的影响

比较了三种WC/钢烧结复合材料在相同的热处理条件下 ,经锻造与未锻造两种不同状态的冲击韧性值 ;研究了锻造对这类脆性材料冲击韧性的影响。结果表明 ,锻造使材料的冲击韧性大幅度提高。原因是锻造使材料组织中大块硬质相“碎化” ,WC粒子的形态、分布状况和钢基体的密度、显微组织结构发生变化的结果。     

钛/钢复合板显微组织及拉伸和疲劳断口分析

室温下对TA2/Q345爆炸复合板进行静态拉伸和动载拉-压高周疲劳试验,分析其拉伸和疲劳力学性能;用金相显微镜、扫描电镜对TA2/Q345复合板界面金相组织和拉伸、疲劳断口进行分析.结果表明:结合界面至基材Q345显微组织演变为等轴细晶区、纤维状变形组织区、扭曲原始组织、原始组织区(铁素体和珠光体条带);结合界面至覆材TA2表面,出现孪晶组织.拉伸断口为韧性断裂,结合界面波状分离;疲劳断口为准解理断裂,疲劳断裂的应力远低于静态拉伸.     

616高强钢单双丝MIG焊接性对比研究

采用双丝MIG、单丝MIG焊接工艺在相同条件下对616高强钢进行了焊接。分析焊缝内部的质量、焊接接头的组织、焊接接头的强度,对比两种工艺的焊接效率和线能量,研究结果表明:在焊缝内部质量、焊接强度方面,双丝焊优于单丝焊;在焊接效率上,双丝焊是单丝焊的3倍;在单位线能量上,双丝焊比单丝焊降低了32.1%。     

20g与0Cr13复合钢板夹层缺陷的修复

为使存有夹层缺陷的复合板经修复得到有价值的使用 ,又不因修复费用过高而顾此失彼。选用手工电弧焊为研究对象。通过认真分析正确地选择了焊接材料及焊接工艺参数 ,并得到了广泛的应用     

热处理条件对WC/钢复合材料热疲劳性能的影响

采用板状带V型缺口试样,在自制的热疲劳试验机上进行试验,研究了不同热处理状态下未经锻造的WC／ 钢复合材料热疲劳性能的影响。结果表明,优化热处理条件,可提高材料中钢基体的热疲劳抗力,从而抑制或终止热疲 劳裂纹在钢基体相中的扩展。在本试验条件下,经1 050淬火和500℃回火的试样具有最佳的热疲劳性能。     

焊接热输入量对铝/钢搅拌摩擦点焊性能影响

为进一步促进汽车轻量化的生产,改善铝钢异种材料的焊接性能,对基于不同焊接热输入量的铝/钢搅拌摩擦点焊进行显微组织分析以及力学性能测试。结果表明:通过调整搅拌摩擦点焊的主轴转速和焊接深度,增加焊接过程中焊接热输入量,有利于提高焊接接头的硬度值;拉伸断口的微观形貌呈河流状花样的解理台阶,搅拌摩擦点焊接头断裂处易发生脆性断裂;焊接接头的Hook区存在FeAl3金属间化合物。     

应力比对40CrMnSiMoVA钢P-da／dN-△k曲线影响研究

在介绍40CrMnSiMoVA钢的力学性能和试验条件基础上,根据金属材料疲劳裂纹扩展的统计分析方法,求出Pa-N和P-da/dN-△k曲线,并对不同应力比条件下的试验数据进行可靠性分析和比较,探讨中值da/dN-△k曲线和99.9%可靠度dddN-△k曲线的变化规律.研究结果表明,P-da/dN-△k曲线与应力比有很强的相关性,随着应力比增强,裂纹扩展速率增加.当可靠度要求增加时,这种趋势更明显.根据研究结果,恰当地考虑40CrMnSiMoVA钢对于不同应力比的影响,便于进行概率断裂力学分析.     

不锈钢与碳钢在液固两相流中冲刷腐蚀特性的研究

研究了不锈钢与碳钢在液固两相流中的冲刷腐蚀特性和冲刷腐蚀交互作用。实验表明 :( 1)提高冲刷速度和浆料温度都大大加剧了材料的损伤和破坏 ,T8钢冲刷腐蚀失重率远大于 18- 8不锈钢。两者均在冲击角度为 4 5°时出现极大值 ,表明冲击角度在 4 5°时 ,对材料产生的损伤强度最大 ,因此在设计管道时应尽量避免 4 5°冲击角结构 ;( 2 ) 18- 8不锈钢以冲刷失重为主 ,T8钢以腐蚀失重为主 ,两者的冲刷腐蚀交互作用失重率占其总失重率的 6 0 %以上 ,表明耐蚀不耐磨的 18- 8不锈钢和耐磨不耐蚀的T8钢在冲刷腐蚀工况中均难以胜任 ;( 3)T8钢的冲刷腐蚀失重率和交互作用失重率均是 18- 8不锈钢的 6倍以上 ,表明在液固两相流冲刷腐蚀工况中 ,材料必须首先具有一定的耐蚀性 ,然后再考虑提高材料的硬度和耐磨性 ,这样才能有效地提高材料的耐冲刷腐蚀性能