弹丸低速贯穿纤维与金属组合薄靶板的试验研究

为研究半穿甲战斗部动能侵彻下舰船舷侧复合装甲结构的抗穿甲机理,以均质钢板前置复合材料板模拟舰船舷侧复合装甲结构,采用低速弹道冲击试验,研究了结构的典型破坏模式和吸能机理,分析了前置复合装甲板的面密度对组合结构靶板整体抗穿甲性能的影响。在此基础上,根据靶板的破坏模式,得到了球头弹丸低速贯穿组合靶板的剩余速度预测公式。结果表明,组合靶板在弹丸低速冲击下主要呈现局部破坏,前置复合装甲板的破坏模式主要为纤维拉伸断裂,迎弹面存在少量的纤维剪切断裂,而钢质背板则主要呈现花瓣开裂破坏;组合靶板的整体抗弹性能随前置复合装甲板面密度的增加而提高;将理论预测剩余速度值与实验结果进行了比较,二者吻合较好。     

结构间隙对芳纶纤维增强复合装甲结构抗侵彻性能的影响

采用由5 mm厚的前置钢板、60 kg/m²面密度的芳纶纤维增强复合材料层合板抗弹芯层、10 mm厚的后置钢板构成的夹芯式复合装甲结构,模拟舰船舷侧复合夹芯舱壁结构。根据面板与芯层间有无50 mm的间隙,将复合装甲结构分为无间隙式、后间隙式、前后间隙式3种结构型式。开展了复合装甲结构在质量40 g、最高初速约为1 630 m/s的高速圆柱体弹丸冲击下的抗侵彻性能实验,提出了钢质面板和芳纶纤维增强复合材料层合板芯层的破坏模式,研究了复合装甲结构的抗侵彻机理,对比分析了同一穿甲载荷冲击下3种复合装甲结构的抗弹性能。结果表明：前置面板的破坏模式主要为剪切冲塞;面板与芯层之间的间隙对芳纶纤维增强复合材料板的破坏模式及钢质背板的变形量影响较大、对前置面板影响较小;同一穿甲载荷冲击下,间距的存在有利于复合装甲结构综合抗侵彻性能的提高。     

钨柱对40Cr侵彻效应影响的研究

在实验的基础上,运用数值仿真方法研究了长径比约为1∶1钨柱的着靶姿态对40Cr钢板侵彻效应的影响。获得了入射角与极限穿透速度的关系,以及侵彻速度相同时,入射角与穿透靶板后剩余速度的关系。在此基础上研究了同种规格的钨柱侵彻不同厚度的均质装甲钢和40Cr钢板时极限穿透速度的关系,得到了两者速度比为1.13∶1的结论,为寻求低成本等效靶板提供了有效试验依据。这些研究成果对破片毁伤战斗部的设计具有实际指导意义。     

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。     

不同材质靶板抗破片侵彻等效关系实验研究

文中在试验建立钨球对2π装甲钢板和LY12CZ铝合金板的极限穿透速度公式的基础上，通过量纲分析、依据极限穿透速度相等的原则建立了不同材质靶板抗破片侵彻的厚度等效关系，与实验结果符合得较好。     

均质靶板和加筋靶板抗弹性能的数值模拟研究

以舰船结构为目标,运用 ANSYS ／LS-DYNA,用截卵形弹丸对均质靶板和加筋靶板侵彻进行数值模拟研究,分析靶板的破坏情况、弹丸的剩余速度、弹丸的变形情况以及弹道的偏转,结果表明数值模拟是可行的,并建立卵形弹丸模型采用上述的 J-C 模型对与上述同样的均质靶板和加筋靶板进行穿甲进行数值模拟,研究靶板的破坏情况、弹丸的剩余速度、弹丸变形以及弹道偏转情况,并运用理论计算公式计算弹丸的剩余速度与之相比较,证明卵形弹丸的数值模拟是正确的。     

一种双药型罩形成侵彻体的数值模拟

为研究新型聚能装药结构在串联战斗部前级的应用,运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,分别选取混凝土和钢板作为侵彻目标,模拟侵彻体成型过程,得到存在一定速度差的两段侵彻体,一种是高速无杵体直径较小的高速射流,另一种是速度低直径较大的杆式侵彻体。结果表明:当侵彻混凝土靶板时,新结构开孔孔径增大27.3%,穿透了混凝土靶板且剩余速度为2 831 m/s,而普通结构药型罩穿透时剩余速度为1 523 m/s;当侵彻钢质靶板时,新结构开孔孔径增大40%,穿透钢质靶板且后段射流形态完整,其剩余速度为1 989 m/s,普通结构则未能穿透靶板。研究结果为串联战斗部前级装药提供一种新的选择,提升了侵彻能力。     

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.     

舰舷结构与均质靶板等效关系的基本方法

按照能量等效原则,以穿靶后战斗部的剩余速度相等为基础,运用统计概率分析方法,建立了舰舷结构靶板与均质靶板之间的等效关系.在以打击舰船为目标的半穿甲战斗部穿靶能力试验中确定相应均质靶板厚度,以达到简化试验用靶板及显著减少试验次数的目的.     

钨柱对装甲钢板侵彻的试验研究

钨柱对装甲钢板正侵彻时,发现钨柱的着靶姿态是随机变化的,包括纵向着靶,斜着靶,横向着靶三种姿态,实验表明着靶姿态不同,破片的极限穿透特征有较大差异,文中提出涉及钨柱姿态的极限穿透速度函数,并在此基础上,利用提出的关于靶板对破片的阻力系数和破片的“迎风面积“的反比假设,找出了有实际意义的比例因子,来衡量钨柱穿透装甲钢板的能力。     

TCP射孔技术概述

介绍了油管输送式射孔的特点、施工器材、类型以及两种射孔方式。     

侵彻弹倾斜侵彻半无限混凝土目标时的动力分析

建立了侵彻弹以任意姿态侵彻半无限混凝土目标介质时的物理和数学模型。通过空间侵彻几何关系的分析，给出了弹目（弹－目标）空间斜侵彻的控制方程。经实弹试验，不仅确定了重要的极限密度参数ρ，也对其计算结果进行了考核。其计算过程是借助于本文编制的侵彻分析软件OIPHT实现的。     

高强度钢在高速冲击载荷下的动态响应 ?

为了探讨高强度钢板在高速冲击载荷下的动态行为，用１２．７ｍｍ钢芯穿甲弹垂直射击ＣｒＭｏ、ＳｉＭｎＭｏ和ＣｒＮｉＭｎＭｏＢ钢靶板，靶板硬度为ｄ＿（ＨＢ）＝２．７０～３．５０ｍｍ。对穿甲机制进行了分析，讨论了绝热剪切带的形成原因及其在冲塞穿甲中的作用。从弹丸能量和弹坑容积的关系出发，探讨了穿甲机制和抗弹性能的差异。试验结果表明：穿甲机制和抗弹性能取决于钢板的厚度和硬度。在较高硬度时，由大量剪切变形而产生的绝热剪切带将导致冲塞破坏。当ｄ＿（ＨＢ）＝３．０～３．２ｍｍ时，钢靶板呈现出混合型穿甲机制，并显示出较好的抗弹性能。     

含能材料防护屏在球形弹丸超高速撞击下的穿孔特性研究

以空间碎片防护设计为工程应用背景,将亚稳态含能材料应用于空间碎片防护结构。利用二级轻气炮对聚四氟乙烯/铝（PTFE/Al）含能材料防护结构进行了不同面密度、不同弹丸直径、不同速度的超高速撞击实验,获得了撞击过程中的高速摄像图片及光学高温计信号。分析结果表明,含能材料防护屏超高速撞击瞬间发生了可靠的冲击起爆反应,根据反应度的不同可分为冲击爆轰区、破碎爆燃区、零反应破碎区3个区域。基于实验结果,建立了铝合金弹丸超高速撞击PTFE/Al含能材料防护屏穿孔直径的无量纲经验公式。利用实验与分析结果验证了数值模拟的有效性,获得了环境温度对PTFE/Al含能材料防护屏超高速撞击穿孔特性的影响规律。     

局部接触爆炸作用下金属板贯穿破坏实验与数值模拟

通过大口径金属管道的局部接触爆炸实验,获得了贯穿破坏的基本特征,在此基础上通过数值模拟,分析了贯穿破坏过程和破片的形成,利用格尼速度理论和金属材料单位破坏功理论推导了破片的速度计算式。试验与数值模拟结果验证了用剪切破坏理论解释金属板接触爆炸贯穿破坏现象是合适的。     

含能弹架石油复合射孔的破岩过程

本文从射孔孔道形成、射孔孔道启裂、射孔孔道扩展、岩石裂缝贯通、岩石裂缝支撑、岩石裂缝止裂6个方面就石油复合射孔的破岩机理及其作用过程进行了论述，以供同行参考。     

TCP射孔夹层段传爆研究

从施工管单的模式入手对传统的夹层施工形式进行了分析，并介绍了两种代表90年代中期最新水平的TCP射孔夹层段施工模式，为解决TCP针孔夹层段传爆问题提供了新的思路和方法．     

加筋靶板抗穿透特性的实验研究

针对几种结构形式不同的加筋靶板受球头及截卵两种弹头形式的高速动能弹丸穿透时的冲击特性,开展一系列的实验研究。根据实验结果,讨论靶板变形破损模式、弹丸速度及姿态的变化规律等。在此基础上,总结针对钝头弹丸,预测加筋靶板极限穿透速度的经验公式,以指导结构抗穿透防护设计。     

离散元模拟钢筋混凝土靶板贯穿响应研究

提出了圆截面梁单元高斯积分点分布方案以及一种钢筋-基体接触作用模型,基于LDPM离散单元建立了钢筋混凝土侵彻数值计算模型。模拟刚性弹贯穿48 MPa和140 MPa压缩强度的钢筋混凝土靶板,通过对比弹体剩余速度和靶板破坏形态,验证了模型对于钢筋混凝土贯穿问题的适用性。仿真结果表明,140 MPa强度混凝土靶板内钢筋对于弹体作用更强,对于出靶剩余速度影响更大。对比不同弹着点和钢筋尺寸的贯穿仿真,弹着点在一根钢筋位置和两根钢筋交叉处,出靶速度分别降低了约12 m/s和45 m/s;弹着点位置在钢筋交叉处时,通过增大钢筋尺寸提高配筋率能够明显降低贯穿剩余速度。     

混凝土靶体侵彻不贯穿系数的试验研究

分别制作了6组不同型式的靶体，进行了弹道侵彻试验研究，结合数值计算，确定了钢筋混凝土、钢纤维混凝土和钢纤维钢筋混凝土靶体的侵彻不贯穿系数(Kpp)，以合理确定混凝土靶体的侵彻不贯穿厚度(H);并定量分析了弹体侵彻深度（hp）及靶体背面支撑情况对(Kpp)的影响。研究结果表明，靶体材料及靶体背面支撑相同时，K pp随hp/d（弹径）的增大而减小；靶体背覆钢板对H的减小作用较小（不到5%），而靶体背覆砂土对H的减小作用比较明显（近20%）．