两装药同时起爆时金属靶板的动态响应

采用量纲分析的方法,分析了两装药同时爆炸加载下金属薄板动态响应过程中的相关独立变量,并使用有限元软件进行数值计算,研究了两装药同时起爆情况下装药量、装药间距及炸距对45钢靶板响应特性的影响。基于数值模拟和量纲分析的结果,分别建立了相关参量与金属靶板最大变形挠度的函数关系,获得了适用于一定范围的靶板挠度计算模型。该研究能够在一定程度上实现不同分布装药的爆炸效应快速计算。

中等厚度金属靶板的三阶段贯穿模型

研究了刚性尖头弹侵彻贯穿中等厚度金属靶板问题。考虑靶板背表面开裂的影响,在有限厚度金属靶板两阶段侵彻模型的基础上,引入开裂侵彻深度概念,提出一个三阶段侵彻贯穿模型。基于不可压缩弹塑性材料有限球形空腔膨胀理论和等效拉伸应变断裂准则,得到弹头表面径向压力、开裂侵彻深度的解析解和弹头侵彻阻力的数值解,由Runge-Kutta法求解弹体运动微分方程,得到极限速度、剩余速度的数值解。与小截锥刚性锥头弹侵彻铝合金靶板弹道试验数据比较,本文模型计算结果与试验吻合很好。计算表明,弹头长度和靶板厚度对侵彻阻力的影响十分明显。

条形装药接触爆炸对金属靶板作用的断裂效应

研究条状爆炸载荷局部作用于金属矩形板的断裂效应 .基于矩形板在局部爆炸脉冲载荷作用下的塑性动力响应 ,提出了断裂临界判据 ,得到了靶板达到临界断裂点时所需的冲量准则 ,并对照条形装药不同位置处的冲量计算式 ,计算出靶板达到不同断裂毁伤等级时所需装药量 ,实验验证结果与理论计算结果吻合较好 .

平头弹丸正撞击下延性金属靶板的破坏模式

对延性金属靶板在刚性平头弹丸正撞击下的破坏模式进行了研究。一般而言,延性金属靶板的破坏模式可以分为两种:带有总体变形的局部简单剪切破坏和局部化的绝热剪切冲塞破坏。首先基于Bai-Johnson热塑性本构关系建立了一个局部化的绝热剪切冲塞模型,然后结合描述带有总体变形的局部简单剪切破坏的Wen-Jones模型,找出了两种模型之间转化的临界条件。理论预测与文献中的实验结果吻合得很好。

尖头弹丸撞击下金属靶板弹道极限的两种工程模型

研究了圆锥形头和卵形头刚性弹垂直撞击塑性金属靶板扩孔冲塞型和延性扩孔型穿孔模式,考虑靶板背面自由边界的影响,提出两种两阶段工程分析模型,得到最小穿透能量的解析解。由球形空腔膨胀理论和两阶段总耗能最小确定第一阶段的侵彻深度,由功能原理和圆柱形空腔膨胀理论计算第一阶段侵彻扩孔耗能,延性扩孔型第二阶段耗能近似按Taylor扩孔理论计算,扩孔冲塞型第二阶段耗能考虑了加速塞块和剪断塞块所损耗的能量。与铝合金和装甲钢靶板弹道试验数据比较表明,本文两阶段模型的计算结果与试验结果吻合较好。

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.

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。

锥头弹丸低速撞击下薄金属靶板的穿透

假定薄金属靶板的变形可分为局部变形和整体变形,在此基础上建立了一个新的分析模型,对固支薄金属靶板的低速穿透进行评估.靶板的局部变形分析通过准静态柱形空穴膨胀理论结合靶板的自由表面效应修正函数,给出了靶板对弹丸的阻力表达式,然后计算出局部变形耗能;整体变形分析采用了Wen-Jones模型的近似准静态方法,通过载荷-位移关系和虚功原理计算整体变形耗能.推出了锥头弹丸穿透金属靶板的耗能公式和弹道极限公式.模型预测结果与实验数据进行了比较,发现二者吻合得较好.

刚性尖头弹扩孔贯穿金属靶板理论模型的讨论

针对延性扩孔破坏模式,讨论了刚性尖头弹贯穿韧性金属靶板的已有六个理论模型（F-W、C-L、JZG、WHM、S-W和JBL）对于靶板厚度和弹头形状的适用范围,统一了各模型参数的选取准则,分别给出了JZG模型尖锥头形和尖卵头形弹体半锥角和无量纲曲率半径（CRH）的适用范围。基于12组冲击速度为200~1 600 m/s,厚径比（靶体厚度与弹身直径之比H/d）为0.605~9.17的多种弹靶材料的穿甲实验,得出：对于尖锥头形弹体贯穿靶板后的残余速度,S-W和WHM、JZG、F-W模型分别对于较薄靶板、中等厚度靶板和较厚靶板的预测效果较好;而对于尖卵头形弹体,WHM和JBL模型预测效果较好。同时,各模型对于弹道极限预测效果的结论和残余速度一致。分析结论可为坦克、舰船等单、多层金属装甲防护结构设计与计算提供参考和依据。

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。

长杆弹对金属靶板侵彻的有限元数值模拟

本文针对长杆对金属靶板的贯穿过程进行了二维数值模拟，给出并讨论了侵彻过程中的主要物理图象。计算结果指出，剩余弹重和残余速度与实验测量结果基本一致。另外，还集中讨论了滑移面和滑移面再定义技术中的一些数值方法问题。

双层金属靶板耗散刚体侵彻动能ALE算法分析

利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对双层6 mm厚4340钢板、双层6 mm厚7039铝合金板、6 mm厚7039铝合金板+6 mm厚4340钢板、6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板4种组合设计的双层金属靶板经受刚体侵彻之后的动态响应试验进行数值模拟。运用ALE算法比较了不同组合设计的双层金属靶板Von Mises应力分布和侵彻刚体弹动能耗散。结果表明:冲击载荷作用下双层6 mm厚4340钢板的动能耗散能力最优,6 mm厚4340钢板+6 mm厚7039铝合金板次之,双层6 mm厚7039铝合金板最弱。以6 mm厚的4340钢板为面板和以6 mm厚的7039铝合金板为背板组合比以6 mm厚的7039铝合金板为面板和以6 mm厚的4340钢板为背板组合耗散子弹的动能高23%。

金属靶板高能激光损伤阈值实验测量方法

基于激光辐照金属靶板的热传导模型和高能激光作用下金属靶板的损伤特征,提出了小光斑激光测量金属靶板损伤阈值的实验方法,理论分析了靶板单元尺寸和光强分布对测量结果的影响。分析表明:光强分布是影响小光斑激光测量结果的主要因素,通过调制激光强度分布,可准确测量金属靶板的损伤阈值。利用大功率光纤激光器,实验测量了硬铝靶板的损伤阈值,分析了主要的不确定度来源。结果表明:该方法简单易行,适用范围广,可为金属靶板损伤阈值的测量及抗激光损伤能力的评估提供参考。

空心弹体侵彻金属靶板的数值模拟和实验研究

采用动力有限元方法和弹道枪加载实验技术进行了两种材料（35CrMnSi和贝氏体钢）的空心弹体垂直侵彻A3金属靶板的对比研究，分析了弹，靶材料典型的宏观变形破坏过程和微观组织结构，实验结果表明，当撞击速度较低时，弹体头部发生镦粗变形，当撞击速度较高时（804m/s,798m/s），两种材料的弹体头部则均有质量侵蚀现象，35CrMnSi侵蚀略少于贝氏体钢，弹体头部均有绝热剪切带出现，贝氏体钢可成为一种新型穿甲弹弹体材料。

金属靶板扩孔冲塞穿孔弹头临界锥角分析

研究了刚性锥头弹垂直贯穿金属靶板扩孔冲塞型穿孔模式,在理想弹塑性材料两阶段工程模型的基础上,考虑靶板为硬化材料,得到扩孔冲塞型穿孔弹头临界半锥角及相应的弹道极限.分析了弹头长度、弹丸质量和靶板材料参数对临界半锥角的影响.计算结果与已有试验结果吻合较好.

刚性弹对金属靶板的斜穿甲分析

刚性弹对金属靶穿甲通常由侵彻过程和最终失效模式控制，常用多阶模型进行分析。如何在斜穿甲分析模型中包括主要的变形和失效模式而同时保持模型的简便和合理精度，仍是值得尝试的。基于动态空腔膨胀和冲塞机制，文中研究不同头形刚性弹以斜角斛厚度Ⅳ的金属靶的斜穿甲。

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 .

激光辐照漫反射金属靶板温升研究

漫反射非接触测量方法是测量入射激光功率密度分布的有效手段。但强激光长时间辐照漫反射金属靶板，材料上升到一定温度表面反射率将显著下降，影响测量效果。基于有限元方法，结合热源抖动和风速对流，对镀金膜的铝板进行了强激光辐照条件下的温度变化模拟，结果表明材料表面能量吸收率是决定温度升高的关键因素。通过粗糙度设计可实现与光滑表面吸收率接近的漫反射表面，有效降低靶板温度，为优化漫反射金属靶板设计提供参考。

平头弹丸侵彻金属靶板的数值仿真

基于ABAQUS/Explicit非线性有限元分析程序,通过二次开发利用含损伤的Johnson-Cook本构模拟靶板材料,对刚性平头弹丸垂直侵彻不同厚度的金属靶板进行了数值仿真,实现了侵彻过程的可视化。结果表明：网格密度对计算结果有影响,但随着网格密度增加,结果趋于收敛;侵彻过程中,弹丸与靶板发生了多次碰撞,靶板的塑性变形局限在很窄的剪切带内;对数值计算结果与试验结果进行了比较,发现二者吻合得较好。相关结论对防护结构的设计具有指导意义。

金属靶板极限穿透速度实用计算

基于大量弹道试验，将金属靶板的塑性变形耗能分为整体和局部耗能两部分，利用两阶段模型计算靶板的局部耗能，由靶板弹道极限试验数据拟合求得靶板的整体耗能，得到刚性尖头弹侵彻金属靶板(板厚弹径比大于0．5)弹道极限半理论半经验公式。经与金属装甲弹道试验比较，计算结果与试验吻合较好。