椭圆横截面弹体斜贯穿双层间隔薄钢板失效模式

为探究椭圆横截面弹体斜撞击双层间隔薄钢板的贯穿机理与姿态偏转规律,开展圆横截面弹体(C型弹)、椭圆横截面弹体(E型弹)、椭圆变横截面弹体(TE型弹)30°倾角贯穿双层间隔945舰船用薄钢板实验,获得了薄钢板失效模式和弹体运动数据。基于实验结果对比分析了3种弹体贯穿薄钢板后靶板花瓣型破坏特征。使用有限元软件Abaqus对实验进行了数值模拟,并扩展研究了TE型弹不同初始速度与30°、45°、60°倾角姿态贯穿双层间隔靶板过程,分析了该弹斜贯穿质心运动、姿态偏转规律。结果表明:E型弹斜贯穿薄钢板会形成非对称的花瓣型破坏;TE型弹的弹道极限速度随着倾角的增大而增大;TE型弹以两种典型的姿态斜贯穿薄钢板呈现不同的运动规律。

椭圆变截面弹体斜贯穿薄靶姿态偏转机理

随着新型武器平台的发展,具有良好平台适应性、高升阻比及隐身性能等特点的异形截面(椭圆形及变截面椭圆形)战斗部开始受到广泛关注。为探究椭圆变截面弹体斜贯穿薄靶机理与姿态偏转规律,对3种不同截面(圆形、椭圆形、变截面椭圆形)弹体斜贯穿双层945舰船薄钢板实验过程及结果进行整理与分析,根据椭圆变截面弹体贯穿过程、靶板破坏失效模式与弹体受力特征,将贯穿过程分为弹体头部压入阶段、弹体头部贯穿阶段、过渡阶段与弹身贯穿阶段。基于能量守恒、虚功原理分阶段分析弹体受力特征,建立弹体姿态偏转理论模型。通过对已有实验和数值模拟结果与理论模型所得结果进行对比,验证理论模型的可靠性。采用该理论模型着重讨论弹体撞击速度、初始倾角、质心位置、弹体翻滚角及椭圆截面长短轴之比等参数对椭圆变截面弹体姿态偏转的影响。结果表明:随着椭圆变截面弹体初始撞击速度的增加,弹体姿态偏转角度呈现指数型减小趋势;随着椭圆变截面弹体初始倾角的增大,弹体姿态偏转量增大;随着椭圆变截面弹体质心位置的后置,弹体姿态偏转角度增大;椭圆变截面弹体以不同的翻滚角撞击靶板时,弹体姿态偏转角度不同,γpt=0°较γpt=90°时弹体姿态偏转角度更大;当γpt=0°时,椭圆变截面弹体椭圆截面长短轴之比增大,弹体姿态偏转角度随之增大;当γpt=90°时,规律则相反。

头部带肋板的异形结构弹体斜贯穿混凝土薄靶实验和数值模拟

为了探究一种新型头部带肋板的异形结构弹体斜贯穿混凝土靶的能力和弹道稳定性,利用一级轻气炮,开展了250~350 m/s速度范围内,以0°、15°和30°倾角贯穿300 mm厚混凝土靶的实验,并对同质量、同质心位置的尖卵形头部弹体和头部带肋板异形弹进行了不同速度和倾角下贯穿混凝土靶的模拟计算,模拟结果与实验结果吻合较好。实验和数值模拟结果表明:斜侵彻会降低弹体的贯穿能力,同时影响弹体姿态;在实验工况下,靶板贯穿只有开坑区和冲塞区,开坑区会增大弹体姿态角,而冲塞区会减小弹体姿态角;与尖卵形弹相比,虽然该异形弹头部凸台结构增加了弹靶作用面积导致侵彻能力下降,但是头部的肋板结构使得弹体侵入靶体时受到的偏转力矩更小,弹体有更为优异的抗偏转效果和弹道稳定性。

贯穿斜裂纹应力强度因子的计算

利用有限元方法计算了不同长度贯穿斜裂纹前沿应力强度因子,分别计算了β为45°、60°和75°三种情况,得到裂纹前沿应力强度因子的分布规律,以及应力强度因子随着角度的变化规律。弥补了应力强度因子手册中对这种裂纹计算的不足。