高强度防爆钢显微组织和抗爆轰性能研究

用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观察700 MPa级高强防爆钢显微组织及位错分布,用Hopkinson压杆试验机研究钢材在高应变率下力学性能。参照北约《后勤及轻型装甲车辆防护等级评估方法》试验标准,并结合某型防爆车底部构件,对防爆钢进行8 kgTNT爆破试验。结果表明:高强防爆钢显微组织为回火索氏体,原马氏体板条形貌明显,板条宽度为0.2~0.5μm,被析出物和位错面拦截,未贯穿整个原晶粒。板条束呈不规则平行排列,周边变形带附近大量位错发生堆积形成位错墙。应变率为4 500~18 000 s-1时,钢材抗压强度逐步增大,展现出良好抗压韧性,满足现有防爆车抗爆轰性能要求。

TNT埋爆载荷下700 MPa高强韧钢变形行为及仿真分析

以自主研发的新型高强韧700 MPa防爆钢(BR700钢)为研究对象,结合LS-DYNA模拟计算软件和正交试验设计对BR700钢抗爆轰过程进行研究。根据测得的准静态及动态拉伸力学性能,拟合出了BR700防爆钢的Johnson-Cook本构方程。通过实爆试验,研究了20 mm厚钢板在8 kg TNT埋爆载荷下的抗爆轰变形行为。建立了相关仿真模型,使用LS-DYNA模拟计算软件分析了其变形量、应力应变分布情况以及超压。在确保仿真模型准确的情况下,结合有限元分析以及正交试验设计,以钢板的变形量D为评定指标,通过极差分析计算了材料屈服强度A、应变硬化模量B、应变硬化指数n、应变速率常数C和失效应变FS等因素对抗爆轰性能影响规律。结果表明,在不考虑工装偏移的条件下,8 kg TNT埋爆载荷下钢的抗爆轰变形模拟计算结果可以准确地反映BR700钢的抗爆轰变形行为。模拟结果与实际爆炸后钢板变形量误差仅为7.7%。且根据模拟结果的超压分析,钢板因其良好的塑韧性起到了较好的吸能作用,有效削弱了爆炸冲击波的破坏。根据正交试验模拟结果,对爆炸后钢板变形量D而言,材料屈服强度A值影响程度最高,其次是应变硬化指数n值。材料强度提升可以大幅减小爆炸变形量,可以有效降低爆炸冲击对车辆和乘员的伤害。同时通过1100 MPa钢板爆炸试验验证了强度对抗爆轰变形的影响。