弹道极限速度V50在材料抗弹性能评价中的应用研究

本文详细介绍了防护材料和产品常用抗弹性能表征参量弹道极限速度V50,对弹道极限速度V50的概念特点、以及在材料抗弹性能表征中的应用和试验测定进行了分析。研究表明,弹道极限速度V50作为防护材料和产品的基准抗弹性能,是抗弹性能设计和抗弹安全评估的关键参量。对存在抗弹混合结果速度区的防护材料和产品,可以通过测定V50和标准偏差s得到不同置信概率下的弹道极限速度V0的估值。分析认为,只有在混合结果速度区内有效射击的分布偏差s计算得到V0才有意义,V50的试验评价速度差大小与V50试验值的精度没有必然的关联性。

钨柱破片对装甲钢的侵彻研究

研究典型柱型破片质量、着靶姿态对装甲钢的弹道极限速度(V_(50))的影响规律,可为战斗部毁伤元设计提供有效的参考数据。通过弹道冲击试验获取了长径比为1,质量5 g的钨柱在0°和90°着靶姿态下对10 mm装甲钢的V_(50)。试验得到钨柱破片纵向正侵彻10 mm装甲钢的V_(50)为745 m/s,横向正侵彻10 mm装甲钢的V_(50)为761 m/s,钨柱破片在侵彻过程中,破片被横向镦粗,破片头部受靶板挤压磨蚀,形成不规则蘑菇头状翻边。基于试验数据的单一性,通过数值模拟获取了不同着靶姿态下3种典型钨柱(3 g,5 g,8 g)对10 mm装甲钢板的V_(50),并探索了着靶姿态和破片质量对V_(50)变化的影响规律,对比试验与数值模拟结果,两者相对误差在10%左右。研究发现,不同着靶姿态下,钨柱破片侵彻装甲钢的V_(50)存在波动区间,破片纵向正着靶时V_(50)最小,破片以40°~60°着靶姿态角着靶时V_(50)最大,钨柱破片V_(50)与破片迎风面积大致呈正相关,对于3 g钨柱破片,最大V_(50)比最小V_(50)上升4.98%,5 g破片上升3.51%,8 g破片上升2.62%。随着破片质量的增加,钨柱破片穿透装甲钢的V_(50)对着靶姿态越不敏感,V_(50)波动区间越小。

钨合金破片侵彻2024铝靶的数值模拟研究

研究93W钨合金破片对铝合金靶板的弹道极限(V50)影响规律,对战斗部毁伤元威力设计具有重要意义。通过弹道冲击试验获取了钨合金立方体破片、球形破片在90°着角的情况下,对4 mm 2024铝靶的侵彻弹道极限(V50)。基于数值模拟与试验结果的一致性,分析了钨合金破片形状、质量对V50的影响规律。结果表明:两种形状破片的侵彻V50均随着破片质量的增加而减小;在90°着角时,立方体破片的侵彻V50较低于球形破片,且两者V50差值随着破片质量的增大而增大。其中,立方体破片由于着靶姿态的变化导致V50存在着波动区间,随着破片质量增加,V50的波动区间相对增加,且立方体破片侵彻V50小于球形破片V50的概率也随之增加。

钨球斜侵彻钛合金靶试验及数值模拟研究

研究钨合金破片对钛合金靶(TC4)的弹道极限(V_(50))影响规律,对战斗部毁伤元威力评估具有重要意义。通过弹道冲击试验研究了着靶角度对∅6 mm,∅8 mm93W钨球侵彻5 mm厚TC4钛合金的弹道极限(V_(50))的影响规律,基于试验结果与数值模拟结果的一致性,扩展分析了5种典型尺寸(∅5~∅9 mm)钨球在0°~75°着角时,侵彻钛合金靶板V_(50)的影响规律。结果发现,随着钨球尺寸的增加,V_(50)逐渐减小,且V_(50)对着靶角度越逐渐不敏感,即V_(50)波动区间逐渐变小;随着着靶角度的增大,钨球穿靶V_(50)在小着角下(0°~45°)增长平缓;大着角下(45°~75°)的极限穿透速度变化率近似指数增长,且增加速率随着钨球尺寸的减小更加明显;相同弹道极限下,破片正、斜侵彻TC4钛合金靶的极限穿透厚度变化趋势基本一致,但斜侵彻下破片对TC4靶板的等效极限穿透厚度明显大于相同V_(50)下正侵彻TC4靶板的极限穿透厚度。研究结论可为杀爆战斗部威力设计提供参考依据。

芳纶复合材料抗破片模拟弹性能研究

利用4.5 g的FSP破片模拟弹研究了不同芳纶纤维对复合材料靶板的防护性能影响。结果表明,纱线线密度越大,织物的断裂强度越大,靶板的防护性能越好。同时采用玻璃纤维与芳纶纤维按6:4(体积比)的混杂方式制作了17 mm厚靶板,其弹道极限(V50)为850 m/s,较纯芳纶纤维靶板降低7%,但成本降低近30%,具有良好的性价比和应用前景。

典型立方体破片侵彻装甲钢的数值模拟研究

研究典型立方体破片对装甲钢的弹道极限(V_(50))影响规律,对战斗部毁伤元威力评估具有重要意义。通过弹道冲击试验获取了质量为8 g的立方体破片在90°着角时,对10 mm厚616装甲钢的V_(50)。基于数值模拟与试验结果的一致性,研究了着靶姿态对3种典型质量(3 g、5 g、8 g)立方体破片,侵彻装甲钢V_(50)的影响规律。结果表明,立方体破片侵彻装甲钢的V_(50)存在波动区间,立方体破片着靶角度的变化,改变了破片着靶截面比动能,影响了穿靶V_(50)。着靶截面积越大,相应的穿靶V_(50)越大;随着破片质量的增加,V_(50)逐渐减小,且侵彻装甲钢V_(50)对着靶姿态越敏感,V_(50)波动区间变大。

软质防弹复合材料抗弹性能试验研究

为了研究防弹衣等人体防护产品所用软质防弹复合材料的抗弹特性与评价方法,对芳纶与高强聚乙稀抗弹纤维的单向铺层和平纹织物片层结构样品开展了抗7.62mm51式手枪弹的试验研究,综合分析了试验样品的抗弹特性、软质防弹材料弹道极限速度V50的评估以及混合结果速度区等。试验数据显示,同等防护条件下,织物片层结构防弹材科抗弹性能一致性优于单向铺层材料。研究说明,多个试验样品V50测定值均值法可有效表征软质防弹材料或产品的基本抗弹性能,弹道极限V50与混合结果速度区是不同防护等级软质防弹材料设计和安全使用评估不可缺少的评价参量。

间隙陶瓷复合装甲抗大质量高速破片侵彻行为

利用大质量、高速圆柱形破片模拟弹研究了间隙陶瓷复合装甲结构中间隙对材料整体防护性能的影响。结果表明,采用结构为钢/陶瓷/纤维复合材料/间隙/钢的复合装甲,间隙结构对复合装甲的整体防护为负效应。

防弹头盔及防弹衣的防弹性能试验方法探讨

针对防弹头盔及防弹衣的防弹性能试验方法进行了探讨，对‰弹道防护极限的判别准则、弹道极限与贯穿概率、模拟破片的选择及数据处理方法进行了研究。