弹体冲击硬靶过载特性关键技术研究

admin · 发表于 2022-9-9 16:27:49

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本文以弹体侵彻硬目标为研究对象，对弹体正侵彻半无限混凝土与塑性金属靶板的过载相关特性进行了研究。主要工作和成果总结如下：首先建立了空气炮过载性能模拟实验装置，提出了弹体及装药过载特性试验研究方法。将弹体假设为弹性体，耦合应力波叠加效应，根据弹体的初始和边界条件建立了弹体侵彻半无限混凝土靶板的侵彻方程。用泰勒级数将各阶段阻力联结表示为一个函数式，采用分离变量法推出了弹体侵彻加速度的解析表达式。尖形弹垂直侵彻混凝土靶板试验和Sandia实验室的侵彻过载数据与计算结果对比显示一致性较好。分析了弹体内不同位置的过载波动特性。对靶厚弹径比大于0.5情况，将弹体贯穿塑性金属靶板的过程分为弹尖侵入阶段、弹体头部侵入阶段和弹体头部穿出三个阶段，利用圆柱形空腔膨胀理论建立了锥形弹和卵形弹侵贯塑性金属靶板各阶段的阻力方程，得到了弹体的加速度表达式。分析了靶厚弹径比在0.5和1之间时靶板的整体弯曲变形。利用本文建立的理论模型以及数值仿真的方法分析了文献提供的尖形弹侵贯四种厚度的AA5083-H116铝合金靶板和12mmWeldox 460 E钢靶板的试验算例。计算所得结果与试验数据一致性较好。对靶厚弹径比小于0.5的情况，进行了弹体贯穿三种厚度铝合金靶板侵彻试验，获得了弹体的过载数据。理论分析了弹内小型装药在侵彻靶板时的受力情况并推出了装药的过载方程。采用弹载小型传爆药装药侵彻三种不同强度混凝土靶板的方法，观察对比分析装药在预侵彻前后装药试样局部、整体和细观结构的变化情况来研究装药在不同的过载条件下的动态特性。试验结果显示，靶体强度越高，弹体过载峰值越大，总的过载经历时间较短，弹内装药径向发生了镦粗现象，弹内装药着靶后的密度与着靶前相比有所降低，试样的声速都有提高。SEM测试结果表明，装药内部的微裂纹和微孔洞有所增加。最后利用ANSYS/LS-DYNA软件确立了弹药侵彻混凝土的数值模型，对弹体和小型传爆药装药侵彻混凝土的过载特性进行了仿真研究，分析了对弹体及装药过载的两种几何影响因素，得到了弹药侵彻混凝土靶过载变化的规律。

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