两种合金钢动态性能与圆筒爆轰加载条件下破片特征关系研究

发布时间：2017-10-12 17:01

  本文关键词：两种合金钢动态性能与圆筒爆轰加载条件下破片特征关系研究

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【摘要】：杀爆弹利用炸药驱动战斗部壳体产生高速破片以杀伤目标,而破片特征与材料的动态力学性能具有密切的关系。本文针对材料动态力学性能对合金圆筒爆轰破片初速、破片数量及质量分布的影响规律开展研究,以期为战斗壳体材料设计和选用提供支撑。采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对六种不同热处理工艺下401和823合金钢实验材料在104s-1的高应变率条件下的动态强度进行了测试,并利用Johnson-Cook失效方程对每种材料的动态失效应变进行了计算,得到了六种壳体材料的动态强塑性值。进行了一系列不同动态性能壳体材料的圆筒爆轰试验,对破片的初速进行了测量,发现随着壁厚增大,破片的初速都出现了下降的趋势,而不同动态性能的壳体破片初速下降幅度不同。在相同壁厚条件下,破片初速随着材料动态强度的下降和动态塑性的提高而提高,壁厚4mm圆筒所产生的破片初速受到材料动态性能的影响最大。引入材料动态强度与动态塑性参数建立了预测破片初速用Gurney修正公式,预测了不同动态性能合金钢圆筒内爆条件下的破片初速。基于LS-Dyna数值模拟软件对实验条件下不同动态性能壳体材料的爆轰过程进行模拟,计算的破片初速与实验数据吻合较好,利用该计算方法成功预测了虚拟合金钢材料(中等强度、更高塑性特征)在圆筒壁厚3mm时破片初速,为壳体的选材和材料优化设计提供了重要参考。利用图片分析的方法对爆轰破片的数量以及质量分布进行了统计,结果表明,随着材料动态塑性的提高以及壳体壁厚增大,圆筒在发生爆轰加载过程中倾向于发生拉-剪混合断裂以及拉伸断裂等复杂形式的断裂,导致破片的尺寸增大,数量减少且质量分布不均。
【关键词】：圆筒爆轰 动态性能 破片初速 断裂模式 质量分布
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.0 研究背景与意义10
• 1.1 破片的杀伤威力影响因素及规律10-12
• 1.1.1 壳体材料与破片杀伤威力关系10-11
• 1.1.2 炸药的能量与破片杀伤之间的关系11
• 1.1.3 弹体结构对破片的影响11-12
• 1.2 榴弹的自然破片形成过程和能量传递机制12-13
• 1.3 国内外研究进展13-18
• 1.3.1 试验研究进展13-15
• 1.3.2 理论研究进展15-16
• 1.3.3 数值模拟研究进展16-18
• 1.4 本文研究内容18-19
• 第2章 试验过程与方法19-31
• 2.1 试验材料及热处理工艺19-20
• 2.2 材料动态性能测试方法20-23
• 2.2.1 材料室温动态压缩实验20-21
• 2.2.2 SHPB装置原理21-23
• 2.3 圆筒爆轰试验23-28
• 2.3.1 靶网测速原理25-26
• 2.3.2 高速摄像26-27
• 2.3.4 破片尺寸数量统计27-28
• 2.4 圆筒爆轰的有限元模拟方法简介28-31
• 2.4.1 计算模型29
• 2.4.2 材料参数29-31
• 第3章 材料动态性能与破片初速关系研究31-56
• 3.1合金钢动态力学性能测试结果31-34
• 3.1.1 室温动态压缩试验结果分析31-33
• 3.1.2 动态断裂应变的计算33-34
• 3.2 不同动态性能材料的破片初速研究34-52
• 3.2.1 壳体壁厚对破片初速的影响34-38
• 3.2.2 材料动态性能对破片初速的影响38-52
• 3.3 破片初速的有限元验证52-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第4章 材料动态力学性能与破片数量以及质量分布关系的研究56-69
• 4.1 破片质量与弹坑尺寸关系分析56-58
• 4.2 不同动态性能条件下破片的质量分布规律58-68
• 4.2.1 壁厚2mm与3mm圆筒弹坑数量统计58-63
• 4.2.2 壁厚4mm与5mm圆筒弹坑数量统计63-68
• 4.3 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 隋树元,王淼勋,马晓青;爆炸载荷下金属材料断裂机制的实验研究[J];北京理工大学学报;2000年02期

2 范书群;李永池;董杰;朱志刚;;填药柱壳在内部爆炸载荷下的变形和破坏[J];计算力学学报;2009年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李杰;可爆破片式反导技术研究[D];南京理工大学;2006年

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本文编号：1019858