钨球穿透叠层靶的弹道极限研究
发布时间：2021-04-17 06:56
研究装甲材料的分层结构设计是很重要的课题,分析多层靶板结构特性、破坏模式、破片特性等因素对靶板的抗冲击穿透能力的影响,这对装甲防护能力的改进存在一定的指导作用。本文选用钨合金球形破片和Q235钢板作为研究对象,利用钨球撞击总厚度7.2mm的单层和不同厚度比的接触式双层靶试验,分析了在不同工况下钨球的弹道极限并且观察了不同层状结构靶板的失效模式。试验结果表明:靶板的层结构对抗冲击穿透能力和弹道极限有重大影响。当双层靶的面板厚度与总厚度的比值为1/2时,靶板具有比同厚度单层靶更强的抗冲击穿透能力并且具有最高的弹道极限;当比值为3/4时,靶板的弹道极限与单层靶基本一样;而厚度比为1/4的双层靶的最低且抗冲击穿透能力最弱。靶板的破坏模式与靶板的结构、靶板的厚度以及破片侵彻靶板时的初始速度等因素有很大的关系。在试验的基础上,建立了刚性球形破片撞击接触式双层靶的穿透破坏理论模型,包括剪切冲塞能量消耗模型、局部凹陷变形的能量消耗模型、整体盘形变形的能量消耗模型以及球形破片穿透两层目标的能量消耗公式。经理论计算与试验结果比较,两者符合较好。根据计算和分析,双层靶的失效模式是存在整体盘形变形的剪切冲塞破...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
弹丸穿透不同靶板的横截面
中北大学学位论文5验研究。通过观察撞击过程中弹丸和靶板的形态变化，分析了叠层次序对靶板的抗冲击穿透能力的影响。试验研究可知，对于平头弹丸和半球形头弹丸，当其侵彻双层靶时，面板为薄板、背板为厚板的弹道极限要比面板为厚板、背板为薄板低，说明叠层次序对双层靶的抗冲击穿透能力的影响很大。但是对于卵形头弹却与平头和半球形头弹丸的影响规律相反[18]。除此之外，对于平头和卵形头弹丸，弹道极限与靶板层数呈负相关；对于半球形头弹丸，弹道极限与靶板层数先呈负相关，当靶板的分层数持续增加时又呈正相关；随着弹体撞击前初始速度的增加，分层数这一因素对其弹道极限的影响减小[19]。（a）Ovoidprojectile，T2T2，v1=146.2m/s，vr=93.0m/s（b）Flatnoseprojectile，T2T2，v1=154.3m/s，vr=104.2m/s（c）Hemisphericalprojectile，T2T2，v1=141.2m/s，vr=74.1m/s图1-2弹丸撞击靶板的典型侵彻过程图Figure1-2typicalpenetrationprocessdiagramofprojectilepenetrattingtargetplate2016年，郝鹏等通过轻气炮撞击试验研究了卵形弹丸正撞击总厚度为2mm的2A12铝合金单层靶和双层靶，图1-3中显示出该试验的试验布置情况，分析了靶板
中北大学学位论文6的层状结构对靶板破坏形式和抗冲击穿透能力的影响。研究分析表明，无论是单层靶还是双层靶，靶板的失效模式均是花瓣破坏；但随着初始速度的增加，靶板分层结构对其抗冲击穿透能力的影响逐渐减小[20]。图1-3试验系统示意图Figure1-3schematicdiagramofExperimentalsystem1.2.2国内外的理论分析现状1979年，Marom和Bodner对平头弹撞击多层靶问题提出了如下几个假设：（1）无间隔式多层靶的第二层对面板的作用是通过压缩应力来抵挡面板的冲塞向前移动；（2）弹丸穿透面板的残余速度被用作击中第二层的初始撞击速度；（3）将面板的冲塞与破片看作是撞击第二层板的新弹体。在假设的基础上推导出了无间隔式多层靶的弹道极限公式[21]。1988年，Radin和Goldsmith采用了同样的方法，并且获得了钝头和锥形头弹丸穿透无间隔式多层靶的弹道极限公式[22]。1998年，Woodward和Cimpoeru建立了一个多层板的穿透模型，其中假设面板的失效模式为冲塞破坏，而其余各层靶板是通过整体碟形变形而使靶板失效的。此模型的计算结果与文献中报道的试验结果十分吻合[23]。2005年，Liang等针对钝头弹撞击多层靶问题，提出了一种基于动能守恒和动量守恒定律的分析模型，该模型假设每层靶板的失效模式都是冲塞破坏，而且不考虑无
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同形状破片撞击7A04-T6高强铝合金板的数值仿真研究[J]. 张铁纯,路明建,蔡雄峰. 应用力学学报. 2019(06)
[2]破片模拟弹侵彻船用钢靶板的计算模型[J]. 高照,侯海量,李永清. 高压物理学报. 2019(01)
[3]平头弹正侵彻单层和多层钢靶的SPH模拟和解析分析[J]. 肖毅华,董晃晃,周建民. 振动与冲击. 2018(19)
[4]平头弹穿透接触式双层金属板的理论研究[J]. 任善良,文鹤鸣,周琳. 高压物理学报. 2018(03)
[5]球形破片侵彻下钢/铝复合靶板的失效模式与吸能机理[J]. 周楠,王金相,张亚宁,郭海涛,蒋敬. 爆炸与冲击. 2018(01)
[6]装甲防护材料抗侵彻性能研究现状[J]. 赵旭东,高兴勇,刘国庆. 包装工程. 2017(11)
[7]中厚钢板抗破片高速侵彻的影响因素试验[J]. 张元豪,朱锡,陈长海,侯海量,李茂. 船海工程. 2016(06)
[8]2A12铝合金薄板对卵形头弹抗冲击性能研究[J]. 郝鹏,卿光辉,李建峰,邓云飞,魏刚. 振动与冲击. 2016(17)
[9]Q235钢单层及接触式多层板对卵形头弹抗侵彻特性[J]. 邓云飞,李剑峰,孟凡柱. 机械工程学报. 2015(17)
[10]Q235钢板对半球形头弹抗侵彻特性[J]. 邓云飞,孟凡柱,李剑锋,魏刚. 爆炸与冲击. 2015(03)
博士论文
[1]动能弹在不同材料靶体中的侵彻行为研究[D]. 何涛.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]平头弹穿透双层金属板的理论与数值模拟研究[D]. 任善良.中国科学技术大学 2018
本文编号：3143007
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
弹丸穿透不同靶板的横截面
中北大学学位论文5验研究。通过观察撞击过程中弹丸和靶板的形态变化，分析了叠层次序对靶板的抗冲击穿透能力的影响。试验研究可知，对于平头弹丸和半球形头弹丸，当其侵彻双层靶时，面板为薄板、背板为厚板的弹道极限要比面板为厚板、背板为薄板低，说明叠层次序对双层靶的抗冲击穿透能力的影响很大。但是对于卵形头弹却与平头和半球形头弹丸的影响规律相反[18]。除此之外，对于平头和卵形头弹丸，弹道极限与靶板层数呈负相关；对于半球形头弹丸，弹道极限与靶板层数先呈负相关，当靶板的分层数持续增加时又呈正相关；随着弹体撞击前初始速度的增加，分层数这一因素对其弹道极限的影响减小[19]。（a）Ovoidprojectile，T2T2，v1=146.2m/s，vr=93.0m/s（b）Flatnoseprojectile，T2T2，v1=154.3m/s，vr=104.2m/s（c）Hemisphericalprojectile，T2T2，v1=141.2m/s，vr=74.1m/s图1-2弹丸撞击靶板的典型侵彻过程图Figure1-2typicalpenetrationprocessdiagramofprojectilepenetrattingtargetplate2016年，郝鹏等通过轻气炮撞击试验研究了卵形弹丸正撞击总厚度为2mm的2A12铝合金单层靶和双层靶，图1-3中显示出该试验的试验布置情况，分析了靶板
中北大学学位论文6的层状结构对靶板破坏形式和抗冲击穿透能力的影响。研究分析表明，无论是单层靶还是双层靶，靶板的失效模式均是花瓣破坏；但随着初始速度的增加，靶板分层结构对其抗冲击穿透能力的影响逐渐减小[20]。图1-3试验系统示意图Figure1-3schematicdiagramofExperimentalsystem1.2.2国内外的理论分析现状1979年，Marom和Bodner对平头弹撞击多层靶问题提出了如下几个假设：（1）无间隔式多层靶的第二层对面板的作用是通过压缩应力来抵挡面板的冲塞向前移动；（2）弹丸穿透面板的残余速度被用作击中第二层的初始撞击速度；（3）将面板的冲塞与破片看作是撞击第二层板的新弹体。在假设的基础上推导出了无间隔式多层靶的弹道极限公式[21]。1988年，Radin和Goldsmith采用了同样的方法，并且获得了钝头和锥形头弹丸穿透无间隔式多层靶的弹道极限公式[22]。1998年，Woodward和Cimpoeru建立了一个多层板的穿透模型，其中假设面板的失效模式为冲塞破坏，而其余各层靶板是通过整体碟形变形而使靶板失效的。此模型的计算结果与文献中报道的试验结果十分吻合[23]。2005年，Liang等针对钝头弹撞击多层靶问题，提出了一种基于动能守恒和动量守恒定律的分析模型，该模型假设每层靶板的失效模式都是冲塞破坏，而且不考虑无
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同形状破片撞击7A04-T6高强铝合金板的数值仿真研究[J]. 张铁纯,路明建,蔡雄峰. 应用力学学报. 2019(06)
[2]破片模拟弹侵彻船用钢靶板的计算模型[J]. 高照,侯海量,李永清. 高压物理学报. 2019(01)
[3]平头弹正侵彻单层和多层钢靶的SPH模拟和解析分析[J]. 肖毅华,董晃晃,周建民. 振动与冲击. 2018(19)
[4]平头弹穿透接触式双层金属板的理论研究[J]. 任善良,文鹤鸣,周琳. 高压物理学报. 2018(03)
[5]球形破片侵彻下钢/铝复合靶板的失效模式与吸能机理[J]. 周楠,王金相,张亚宁,郭海涛,蒋敬. 爆炸与冲击. 2018(01)
[6]装甲防护材料抗侵彻性能研究现状[J]. 赵旭东,高兴勇,刘国庆. 包装工程. 2017(11)
[7]中厚钢板抗破片高速侵彻的影响因素试验[J]. 张元豪,朱锡,陈长海,侯海量,李茂. 船海工程. 2016(06)
[8]2A12铝合金薄板对卵形头弹抗冲击性能研究[J]. 郝鹏,卿光辉,李建峰,邓云飞,魏刚. 振动与冲击. 2016(17)
[9]Q235钢单层及接触式多层板对卵形头弹抗侵彻特性[J]. 邓云飞,李剑峰,孟凡柱. 机械工程学报. 2015(17)
[10]Q235钢板对半球形头弹抗侵彻特性[J]. 邓云飞,孟凡柱,李剑锋,魏刚. 爆炸与冲击. 2015(03)
博士论文
[1]动能弹在不同材料靶体中的侵彻行为研究[D]. 何涛.中国科学技术大学 2007
硕士论文
[1]平头弹穿透双层金属板的理论与数值模拟研究[D]. 任善良.中国科学技术大学 2018
本文编号：3143007
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