刚性尖头弹垂直撞击金属厚靶板极限速度分析

研究了刚性尖头弹垂直撞击金属厚靶板扩孔冲塞型和延性扩孔型穿孔模式 ,提出分析最小穿透能量的两阶段工程模型 .应用功能原理和圆柱形空腔膨胀理论得到第一阶段侵彻扩孔耗能 .考虑靶板背面自由边界的影响 ,应用Taylor扩孔理论计算延性扩孔型穿孔第二阶段耗能 ;考虑加速塞块和剪断塞块所损耗的能量 ,由动量和能量原理导出扩孔冲塞型穿孔第二阶段剪切冲塞耗能 .由两阶段总的耗能最小确定第一阶段的侵彻深度 ,从而得到最小穿透能量的解析解 .与铝合金和装甲钢靶板弹道试验数据比较表明 ,该文两阶段模型的计算结果与试验结果吻合较好 .

考虑靶背自由表面和开裂影响的刚性尖头弹贯穿金属靶板模型

将靶体视为不可压缩材料,假定空腔膨胀产生塑性-弹性响应分区,构造了靶背自由表面效应的衰减函数。将衰减函数乘以可压缩幂次硬化材料的阻力方程,得到了弹体贯穿金属靶板的阻力函数。基于弹性衰减-塑性衰减-开裂3个阶段,建立了同时考虑靶体可压缩性、靶背自由表面和开裂影响的弹体贯穿有限厚金属靶板的分析模型,推导得出了弹体瞬时速度的解析方程,并采用数值方法计算得到了弹体的过载、瞬时速度和残余速度。通过与6组实验数据和已有模型的对比得到,当靶板厚度和弹体冲击速度在一定范围内时,需要考虑自由表面效应的影响。

低合金钢靶板受尖头弹冲击的变形与断裂

研究了低合金钢板在尖头弹冲击条件下的侵彻过程,讨论了应力条件和材料冶金质量对损伤和断裂的影响。结果表明,在侵彻过程前期靶材主要表现为三向压应力下的塑性流动;中期,靶材挤压流动,靶材内部的流速差造成剪切变形,并导致沿轧制偏析带的开裂;后期,靶材在剧烈剪切作用下剪切变形、局部失稳、形成剪切带和沿剪切带的开裂或撕裂。断裂按微孔聚集型机制进行。通常所谓花瓣型开裂实质上就是上述在切应力作用下的剪切撕裂。

尖头弹侵彻金属板花瓣型破口成形过程仿真分析

[目的]尖头弹侵彻金属板形成花瓣型破口是一种常见的毁伤模式,为分析花瓣型破口的成形过程,[方法]将采用数值仿真手段进行分析。首先,依据前期开展的尖头弹打靶实验及靶板材料力学性能实验,建立弹靶仿真计算模型并确定输入材料参数;然后,利用仿真手段对尖头弹穿甲靶板形成花瓣型破口的过程进行分析,重点探讨花瓣型裂缝路径单元的受力状态;最后,对比分析不同失效准则对破口成型过程的影响。[结果]结果表明:花瓣形成过程十分复杂,主要可分为碟形—隆起变形阶段、尖头弹体扩孔阶段、花瓣型裂缝形成与扩张阶段以及花瓣破口区域整体运动4个阶段;在花瓣型破口成形过程中,裂缝路径处单元应力状态变化复杂,采用常应变失效准则难以预测靶板的花瓣型破口形状,需采用考虑应力三轴度损伤的JC失效模型。[结论]所得成果可为后续花瓣开裂理论评估改进提供一定的分析依据。

尖头弹穿甲韧性金属靶模型分析

基于延性扩孔模式,分析了尖头弹穿甲韧性金属靶的Chen-and-Li模型和Forrestal-and-Warren模型。结果表明,2种模型形式相同但适用范围不同,差异源于分别应用球形和柱形动态空腔膨胀理论。将2种模型与相关尖头弹穿甲金属靶的实验数据做了比较,对应于尖头刚性弹对韧性金属靶的延性扩孔穿甲,理论分析与实验结果吻合。

细长尖头刚性弹对金属靶板的斜侵彻/穿甲分析

给出细长尖头刚性弹(如尖卵、尖锥形)斜侵彻/穿甲金属靶的一个分析模型。在细长尖头弹对中厚度金属靶的斜穿甲中,韧性孔洞扩张为主要的穿甲机理;着靶初期,发生方向角的改变。研究表明,金属靶的斜穿甲仅由4个量纲一参数控制,即冲击函数I、弹体几何函数N、量纲一靶厚χ和撞击斜角β。分析得到显式的侵彻深度、终点弹道极限、剩余速度和撞击方向改变角表达式。该模型可预期跳飞发生的临界条件。理论预期与实验结果吻合较好。

尖头刚性弹贯穿金属厚靶的终点弹道性能研究

根据侵彻阻力的一般表达式,文中引入阻尼函数ξ对尖头刚性弹垂直贯穿金属厚靶问题进行研究,给出了由四个无量纲物理量,也即撞击函数I、弹头形状函数N、阻尼函数ξ和无量纲靶厚χ表示的终点弹道性能表达式。结合公开发表的穿甲实验数据,将相关分析与不计阻尼函数ξ情形的异同进行了比较,分析结果与实验数据相符。

步枪子弹穿甲金属靶的实验分析

利用刚性尖头弹正穿甲金属靶的分析模型，对Borvik和Forrestal等．有关APM2子弹及其弹芯垂直穿甲延性金属靶的实验数据进行重新分析。尽管子弹在穿甲过程中是变形弹，由于刚性弹芯的贡献是最主要的，而铜套、铅帽及底座等对子弹穿甲的影响有限，仍可应用刚性弹穿甲理论对步枪子弹穿甲进行分析。随着靶厚增加，靶板惯性效应对侵彻或穿甲的终点弹道性能影响显著增大；厚靶穿甲时，必须计及靶板惯性效应。