高速钨合金破片对中厚钢靶的穿甲效应研究

研究高速钨合金破片对中厚靶的穿甲效应。通过φ7.0 mm钨球对15 mm和20 mm厚Q235钢靶的高速垂直穿甲试验获得相应的弹道极限速度和穿孔深度;在此基础上,标定仿真参数;通过仿真获得其余尺寸钨球及钨柱侵彻不同厚钢靶的弹道极限速度或穿孔深度;分析了高速钨合金破片对钢靶的侵彻过程。研究结果对相关预制破片战斗部威力优化设计和威力评估提供了依据,研究思路和方法对其它相关研究具有借鉴和参考价值。

刚性钝头弹体正贯穿中厚金属靶的挤凿块速度模型

从挤凿破坏机理出发,考虑了能量守恒定律和剪切冲塞模型,提出了适用于刚性钝头弹体(平头、半球形头、球形)正贯穿中厚金属靶的挤凿块速度模型。设计了穿甲实验,以直径8 mm钨球正冲击3 mm厚GH4169靶板,得到了球形弹体相应的挤凿块数据,结合文献中平头和半球形头弹体实验数据验证了挤凿块速度模型的适用性,模型计算结果与实验数据一致性良好。提出的挤凿块速度模型可用于计算挤凿块对靶后目标的毁伤能力。

不同形状的预制钨破片正穿甲钢靶的破孔能力分析

为了探究不同形状和初始动能条件下预制钨破片对中厚钢靶的穿甲问题,采用LS-DYNA动力显示分析软件分别对不同初速条件下,3种形状破片撞击钢靶的过程进行仿真模拟。通过对比分析弹靶毁伤形貌和破片速度时程曲线等,得到了形状和初始动能对穿甲威力影响的变化规律。仿真结果表明:相同初始条件下,不同破片形状对钢靶的侵蚀程度不尽相同,但侵彻机理相似;侵彻动能的增加对穿甲威力的提升影响显著,穿甲威力随侵彻动能的增加而增大;初始动能相同时,立方体形破片破孔能力最强,圆柱形破片次之,球形破片最弱;与此同时,立方体形破片在穿甲过程中速度及动能衰减最为严重。

预制圆柱形钨破片斜穿甲钢靶的破孔能力分析

采用LS-DYNA研究了斜侵彻条件下预制钨破片对中厚钢靶的穿甲问题,通过对比分析弹靶毁伤形貌和破片速度时程曲线等,得到入射角和初始动能对破片穿甲性能的影响规律。结果表明:破片弹道极限随入射角的增大而增大;同一着速下,随着入射角增加,圆柱形破片入口孔径越大,孔洞形状越不规整,穿甲时间越长,剩余速度和剩余动能越小,速度衰减和动能衰减越严重。其中,在1300km/s情况下,入射角由10°增加至50°时,弹坑容积随之增大,在60°条件下弹坑容积发生锐减;同一入射角下,初速度增大,破片穿甲时间变短,弹坑容积增大,且比正侵彻下所形成的弹坑容积略大。