12.7 mm穿燃弹侵彻603装甲钢行为研究

通过弹道枪开展12.7 mm穿燃弹以不同速度垂直侵彻603装甲钢半无限厚靶板的弹道试验,并结合数值仿真计算对侵彻深度、侵彻阻力等进行研究。结果表明:侵彻过程中弹芯为主要侵彻元,表现为刚性侵彻,背甲对侵彻深度的影响可忽略。不同着靶速度的弹芯侵彻阻力随位移的变化规律基本一致,可分为弹芯飞行摩擦阻力阶段、弹芯头部进入靶板阶段、弹芯头部完全进入靶板阶段。通过刚性弹侵彻半无限厚靶板,结合空腔膨胀理论模型对尖卵形弹头进行等效简化,建立了尖卵形刚性弹芯侵彻深度预测公式。根据量纲分析拟合得到了无量纲侵彻深度和无量纲动能的关系式。

基于MM7API的多媒体短信增值服务平台的构建

介绍了MMS的系统结构和VASP与MMSC通信的消息类型,分析了MM7 API的层次结构,最后给出了基于MM7接口的增值服务平台的具体实现。

基于多岛遗传算法的12.7 mm枪管结构优化

为提高12.7 mm高精狙的射击精度,从枪管结构优化入手,建立弹丸和枪管的有限元分析模型,利用集合优化软件ISIGHT集成三维建模软件Solidworks和有限元分析软件ABAQUS,以弹丸速度矢量为目标函数,基于多岛遗传算法,选取了枪管的膛线条数、膛线深度、膛线导程和阴阳线宽度比这4个对弹丸起始扰动较大的参数,进行高效多目标优化,得到了优化后的枪管结构参数并对优化前后进行对比分析,结果表明:优化后,弹丸在膛内运动时摆动幅度大幅减小,出膛口时刻攻角偏差减少1.1°,章动角减少0.2°,弹丸初速增加27.3 m/s,有利于提高稳定性,达到了枪管结构参数优化的目的,节约了计算时间。

陶瓷/金属复合靶受12.7 mm穿甲燃烧弹侵彻时弹靶破碎特征

弹靶破碎特征对陶瓷/金属复合装甲的抗弹性能有明显的影响,针对这一现象,进行12.7 mm穿甲燃烧弹垂直侵彻不同陶瓷材料下的陶瓷/金属复合靶板的实验研究。通过观测回收的弹芯及靶体陶瓷宏观破坏形貌,分析不同陶瓷材料与弹芯及陶瓷主要破坏特征之间的关系;通过对碎块的多级筛分称重,开展对不同陶瓷材料下弹芯及陶瓷面板的碎块尺度分布规律的研究。试验结果表明不同断裂韧性对陶瓷和弹的破碎形态及碎块粒径分布有明显影响:当陶瓷的断裂韧性增大时,弹芯小碎片的质量减小,大质量碎片增加,破碎程度减小;陶瓷半锥角增大,径向裂纹减少,陶瓷锥内破碎区碎块尺度呈增大趋势,故整体陶瓷锥破碎区占比提升;弹芯碎块及破碎后的陶瓷碎块粒径累计质量分布符合幂律分布模型。其中弹体碎裂主要分为两个部分,较大的碎块主要是由压剪断裂及应力卸载所导致的拉伸断裂所致,细碎化只发生在弹体头部,主要是由应力波产生的微裂纹与冲击诱发的粒间裂纹相互作用所致;径向裂纹及陶瓷锥是陶瓷冲击破坏的主要表现形式。

12.7 mm穿燃弹对半无限厚45钢的侵彻行为

针对刚性卵形短杆弹对半无限厚钢靶的侵彻行为,利用12.7 mm弹道枪进行不同着靶速度下12.7 mm穿燃弹正侵彻45钢的弹道试验,并结合数值模拟对侵彻过程中的弹丸侵彻行为进行分析。结果表明:12.7 mm穿燃弹对45钢的临界开坑速度为75 m/s,在弹速范围内弹芯表现出刚性侵彻行为,不同着靶速度下弹芯的侵彻阻力上升趋势基本一致,当着靶速度大于400 m/s时,在开坑结束后会出现常阻力阶段,直至侵彻结束。同时,制式弹对45钢的侵彻深度与着靶动能呈线性正比关系,通过拟合得到了无量纲侵彻深度与无量纲动能的关系式。

NK200-12.7/535/535型汽轮机327mm叶片可靠性分析及改进

空冷机组上发现动叶片振动频率值不在合格范围内的现象在国内还是首次,文中通过对327mm叶片可靠性的分析,提出了改进措施,并进行了调频处理。

12.7mm钨心脱壳穿甲弹横弹分析与研究

12.7毫米钨心脱壳穿甲弹近距离出现横弹孔,从脱壳弹自身特点、脱壳弹制造工艺及质量、所用枪的状态以及现行判定方法的不合理性等方面进行分析与研究,指出在诱发12.7毫米钨心脱壳穿甲弹横弹的诸因素中,闭气环的影响居首位。对闭气环的生产控制、现有横弹判定方法的修订、改进底托设计等提出具体措施与建议。

三维FEM与SPH结合算法在穿燃弹侵彻靶板中的应用研究

三维FEM与SPH粒子相结合的仿真算法在子弹侵彻靶板的研究中发挥了重要的作用,可以避免在强冲击计算中FEM网格出现大变形的问题,为了掌握三维FEM/SPH算法的优缺点,开展12.7 mm穿燃弹弹芯侵彻Q235靶板的数值仿真研究,选择二维FEM算法和三维FEM算法与其进行对比,通过分析侵彻深度、压力和塑性应变的影响范围、计算效率等,得到了以下结论:3种算法在计算侵彻深度方面相差无几,三维FEM算法相比其他算法计算的压力更加准确,而SPH粒子法不擅长计算靶板压力;子弹侵彻靶板过程中的侵蚀范围不超过5倍弹芯半径;二维FEM算法计算效率最高,适合用于调整模型和材料参数,而三维FEM/SPH结合的算法则更适合输出计算效果图。

多孔钛合金夹芯层陶瓷/UHMWPE复合结构的抗侵彻性能

陶瓷/纤维复合装甲的纤维背板由于其刚度较低,无法为陶瓷面板提供足够的支撑,削弱了陶瓷面板对弹丸的侵蚀作用。为了增强复合装甲的整体结构刚度,在陶瓷/纤维复合装甲中加入了金属夹芯层材料,通过试验和数值模拟研究了夹芯复合装甲对12.7 mm穿燃弹的抗弹性能。试验结果表明,穿燃弹弹芯表现出脆性断裂的失效模式,复合材料装甲表现出多种失效模式,包括夹芯层的花瓣形扩孔,UHMWPE(ultra-high molecular weight polyethylene)层压板的分层和凸起变形。建立了三维数值模型来分析整个弹道响应的演变,通过试验结果验证了模拟的准确性。模拟结果表明,12.7 mm穿燃弹的被甲会对陶瓷造成损伤,同时陶瓷会侵蚀弹芯的尖卵形头部,使弹芯头部变钝从而削弱弹芯对UHMWPE背板的侵彻能力。残余弹体的动能大部分由UHMWPE层吸收,UHMWPE层压板的失效模式会随着层数的增加由剪切失效转变为拉伸失效占主导地位。此外,作为夹芯层的多孔TC4板能够为陶瓷面板提供支撑,提高陶瓷面板的吸能效果以及弹体的侵蚀作用,并且12 mm孔径的TC4夹芯层能够提供更大的刚度支撑,使整体复合结构的吸能效率提升10%。

三层组合陶瓷复合装甲的抗侵彻性能及其损伤机制

为了研究相同面密度下Kevlar/SiC-TC4-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合靶板的复合结构参数对其抗弹性能的影响和失效机理,选用4组不同厚度组合的靶板试样,并使用12.7 mm穿燃弹以相同着靶速度(488 m/s)进行弹道冲击实验。使用扫描电子显微镜(SEM)研究复合装甲板在弹道侵彻下的损伤模式。实验结果表明:在所述实验条件下8 mm+2 mm+10 mm厚度组合的Kevlar/SiC-TC4-UHMWPE复合靶板是最佳的抗侵彻工程应用结构;在同等面密度条件下,将1 mm厚陶瓷替换成同等面密度的TC4钛合金背板(约0.5 mm厚)时,复合装甲板的抗弹道侵彻性能提升了约29.69%,可见钛合金的结构参数对复合装甲板抗弹性能的影响权重大于SiC;钛合金背板面密度的增加不仅增强了对陶瓷的支撑作用,而且增加了弹-靶作用时间,提升了复合靶板的整体防护性能;12.7 mm穿燃弹侵彻后复合装甲板的损伤模式包括SiC碎裂、钛合金背板少量隆起变形及十字形拉伸撕裂损伤、UHMWPE层合纤维背板剪切断裂、层间分离和纤维拉伸;在整体复合装甲的设计中,应将高抗剪材料放置在背板的前几层,将高抗拉材料放置在背板后几层,以充分利用每种材料。

X80钢级1422mm大口径管道断裂控制技术

在中俄东线天然气管道工程中采用高钢级(X80钢级)、大口径(外径为1 422 mm)的管道进行高压输送(压力为12MPa)可以有效增加天然气输送量,满足我国能源战略的需要。然而随着钢级、输送压力、管径及设计系数的不断提高,管道的延性断裂成为断裂的主要方式,止裂控制便成为研究的重点。为此,对止裂韧性计算的主要方法 Battelle双曲线(BTC)方法以及断裂阻力曲线和减压波曲线进行了深入研究,明确了BTC方法的原理及其适用范围,同时分析了BTC方法应用于高强度、高韧性管线钢时所存在的问题,给出了目前国际上针对BTC计算结果常用的修正方法。回顾了俄罗斯Bovanenkovo-Ukhta外径为1 422 mm X80管道断裂的控制方案,针对中俄东线管道的设计参数,对BTC计算结果进行了修正,进而制订出符合中俄东线天然气管道安全要求的止裂韧性值(245 J)。

外径1422mm的X80钢级管材技术条件研究及产品开发

为了满足中俄东线天然气管道工程380×10~8 m^3/a超大输气量的要求,大口径、厚壁、高钢级钢管便成为了主要选择。为此,结合该管道工程用外径为1 422 mm的X80钢管材技术条件的研究制订过程,对国内外管线钢管技术标准进行了对比分析,同时对外径为1 422 mm X80钢管材技术条件中的化学成分和止裂韧性等关键技术指标及制订过程进行了分析探讨,并对外径为1 422 mm X80钢管的开发过程及产品性能进行了介绍。通过生产试制和产品检测,证明现有技术条件合理有效地解决了化学成分控制、断裂控制、产品焊接稳定性等技术问题,不仅满足了工程要求,而且也适应生产情况,可以保障中俄东线天然气管道的本质安全。该研究成果可为中俄东线建设外径为1 422 mm X80钢天然气管道提供技术支撑,同时对于其他天然气管道工程技术条件的制订也具有指导意义。

碳化硼陶瓷/超高分子量聚乙烯复合装甲板抗12.7 mm穿甲弹侵彻过程中陶瓷的碎裂行为

陶瓷/UHMWPE复合装甲板以其轻质高强的优异性能广泛应用于弹道防护领域,其通过陶瓷的破碎与背板的变形破坏耗散弹丸动能,其中陶瓷的破碎吸能是消耗动能的主要模式。因此,分析陶瓷的碎裂过程及损伤演化特性,对优化陶瓷复合装甲的防护性能具有重要意义。本文以碳化硼陶瓷(B_(4)C)作为面板材料,超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)层压板作为背板材料,通过真空袋膜压工艺制备B_(4)C/UHMWPE复合装甲板。采用54式12.7 mm穿甲弹以弹速(488±10)m/s侵彻复合装甲板,研究复合装甲板的抗侵彻性能;基于X射线计算机断层扫描(X-ray computed tomography,CT)技术和断口形貌观察,分析复合装甲板的弹道侵彻响应机制及B_(4)C陶瓷的破碎行为和特征参数。研究结果表明:B_(4)C陶瓷的破碎区域呈现双圆台状;陶瓷的响应区域包括陶瓷板背面的超前破碎区、弹道侵彻后剩余的陶瓷板、弹丸正下方的碎片-完全粉化区;B_(4)C陶瓷内的自由面锥角与复合装甲板的抗穿甲弹侵彻性能存在明显正相关性;B_(4)C/UHMWPE复合装甲板的响应过程包括冲击波传播过程及诱导陶瓷内自由面生成、B_(4)C陶瓷的破碎过程、UHMWPE层压板的压缩-剪切-拉伸的耦合过程。

纤维背板结构对B_(4)C陶瓷复合装甲抗侵彻破碎特性的影响

以碳化硼陶瓷作为前置抗弹面板,以碳纤维T300、UHMWPE和Kevlar高性能纤维板的不同组合作为其复合背板,利用12.7 mm穿甲燃烧弹对不同结构的陶瓷/复合背板进行弹道冲击实验,通过回收破碎的弹体与陶瓷碎块,进行多级筛分称重,分析不同背板对应的陶瓷复合装甲的碎块分布规律与抗弹性能。研究表明:在陶瓷与纤维背板之间添加一层碳纤维板可以显著改善复合装甲的抗弹刚度梯度,提高整个抗弹靶板的结构刚度,进而改善弹体与整个面板之间的应力波传播形式,延长陶瓷锥体形成后与陶瓷面板脱离的时间和应力波在整个陶瓷面板内传播的作用时间,从而降低陶瓷面板内部拉伸波造成的拉伸断裂,延长弹体的驻留现象。利用Rosin-Rammler分布模型对陶瓷与弹体的碎块形式进行表征,结果表明:分别将一半厚度的UHMWPE纤维板和Kevlar纤维板替换为碳纤维背板,其陶瓷面板的半锥角分别增大了2.05%和4.20%,碎裂区整体平均特征尺寸分别下降了16.92%和42.96%;加入高抗弯强度的碳纤维作为复合装甲的中间过渡层后,背板的破坏形式改变,充分利用了纤维背板的高抗拉强度,从而提高整体复合装甲的抗弹性能。

不同速度下B_(4)C陶瓷/铝合金轻型复合靶板抗侵彻行为研究

陶瓷复合装甲由于其本身高硬度、低密度的特点被广泛应用于高机动性武装载体上,其主要威胁弹体为12.7 mm穿甲燃烧弹。该弹种在侵彻陶瓷轻型复合靶板时弹芯会发生脆性破碎失效行为,弹丸着靶速度的不同会导致弹芯破碎程度的变化,从而直接影响侵彻结果。利用12.7 mm穿燃弹以区间速度498.9~769.2 m/s撞击B 4C/铝合金轻型复合靶板的试验,对靶板与弹芯的损伤模式与侵彻行为进行多尺度分析,并利用LS-DYNA软件进行相应数值模拟。研究结果表明:6061-T6铝合金背板主要失效形式为花瓣形撕裂穿孔并伴随永久性隆起形变,试验得到的弹芯碎片的平均特征尺寸随着侵彻速度的增大而减小,证明在高速侵彻过程中弹芯损伤更为严重;弹芯头部的应力远大于其他位置的应力,弹体从头至尾部方向峰值逐渐降低;对弹芯造成损伤的主要为陶瓷抗弹面板,主要损伤位置为陶瓷粉碎区;背板在侵彻过程中主要对陶瓷起支撑与缓速作用,对弹体的体积与形变无明显影响;陶瓷/铝合金复合装甲的能量吸收能力随着侵彻速度的增大而提高。

AZ抗弹陶瓷和SiC陶瓷抗弹性能对比研究

采用数值模拟计算和靶试验证的方式,用防护系数表征研究同等厚度的AZ(Zr O_2增韧Al_2O_3)陶瓷和Si C陶瓷制作的陶瓷复合板抗7.62 mm穿燃弹的性能。结果表明:同等厚度的AZ抗弹陶瓷和Si C陶瓷制作的陶瓷复合板抗7.62 mm穿燃弹的性能相当,用等厚度的Si C陶瓷代替AZ抗弹陶瓷制作的陶瓷复合板能减轻质量20%以上。

轻型陶瓷/金属复合装甲抗垂直侵彻过程中陶瓷碎裂行为研究

为探讨轻型陶瓷复合装甲抗侵彻过程中陶瓷的碎裂行为,采用12.7 mm穿燃弹对不同背板厚度及陶瓷厚度下陶瓷/金属复合装甲进行弹道冲击试验。通过观测回收的靶体陶瓷宏观破坏特征,分析不同厚度组合与陶瓷主要破坏特征之间的关系;并通过对陶瓷碎块的多级筛分称重,分析不同厚度组合下陶瓷面板的碎块尺度分布规律。结果表明,陶瓷锥是陶瓷面板的主要破坏形态,其宏观裂纹主要有:径向裂纹、环向裂纹和锥形裂纹。陶瓷锥内可细分为由高压缩应力引起的粉末状较小陶瓷碎块组成的陶瓷粉碎锥和由应力波造成的较大片状陶瓷碎块组成的陶瓷破碎锥。冲击后陶瓷锥内陶瓷碎片尺度分布满足Rosin-Rammler分布模型,当背板厚度增大时,陶瓷半锥角增大,导致陶瓷锥整体体积增大,破碎区占比亦增大,产生的陶瓷碎块以大粒径碎块为主,陶瓷锥内整体破碎尺度增大。当陶瓷厚度增大时,陶瓷锥半锥角及径向裂纹数量基本不变,陶瓷锥内粉碎区占比增大,整体破碎尺度减小。

背板对氧化铝陶瓷薄板断裂锥形态的影响

采用弹道侵彻试验与有限元数值模拟相结合的方法,研究了背板条件对氧化铝薄板陶瓷/金属复合装甲在抗12.7 mm穿燃弹过程中形成的陶瓷锥角大小与形态的影响,并分析了陶瓷锥形成的过程与机理.结果表明:背板厚度对于陶瓷锥大小的影响尤为明显,当背板厚度增大时,主裂纹汇聚的交点越靠近弹靶接触面,此时拉剪裂纹的扩展起到了主要作用,当背板厚度与陶瓷厚度之比小于1时,厚度比每增大1/6,陶瓷锥锥角大小增加5%;当界面间波阻抗差值减小即背板材料波阻抗升高时,从界面反射的应力波减弱,从而减小了对陶瓷的损伤,陶瓷断裂锥锥角大小也随之减小.

不敏感弹药枪击试验用弹国内外对比分析

针对不敏感弹药枪击试验用弹差异对试验结果的影响问题,采用数值仿真方法得到不同工况下的弹头剩余动能。结果表明:弹头攻角不超过5°时,速度为834 m/s以上且带有转速的国产12.7 mm穿甲燃烧枪弹侵彻不同厚度45钢靶板后的剩余动能均大于速度为850 m/s且带有转速的美国M2穿甲弹侵彻靶板后的剩余动能。因此,用12.7 mm口径的弹道枪枪口速度为834 m/s以上的国产12.7 mm穿甲燃烧枪弹代替美国M2穿甲弹进行不敏感弹药枪击试验是可行但有可能是保守的。

UHMWPE背板铺层角度对陶瓷复合靶板抗弹性的影响

由于背板强度对陶瓷/纤维复合装甲的抗弹性能存在明显影响,采用12.7 mm穿燃弹(刚脆性)冲击实验研究了不同UHMWPE背板铺层角度对陶瓷/纤维复合装甲弹道冲击性能的影响.通过观测回收的弹芯、靶体陶瓷及纤维背板宏观破坏特征,分析了陶瓷/纤维复合装甲的耗能机理及抗弹性能.试验结果表明,陶瓷锥是陶瓷面板的主要破坏模式,其宏观裂纹主要有:径向、环向及与锥形裂纹;纤维背板变形模式为动态锥形鼓包及边界褶皱,其破坏失效模式有:剪切失效及层间剥离.并且,背板强度对陶瓷/纤维复合靶板的抗弹性能有明显影响,随着UHMWPE背板铺层角度的减小,背板强度以及陶瓷/纤维靶板整体结构刚度随之增大,靶板对弹芯的破碎作用越明显,冲击后剩余弹芯最大碎片质量减小,小碎块数量增多,弹丸碎块穿透靶板后剩余侵彻能力减弱,复合靶板整体抗弹性能增加,同时背板鼓包高度减小,锥形鼓包所形成的角度增大,纤维层合板的破坏失效模式从剪切失效向层间剥离转变.