TC4钛合金板厚度对其撞击失效特性影响研究

发布时间：2025-02-09 15:44

　　 为了揭示TC4钛合金板抗撞击性能与失效模式随厚度的变化规律及机理,采用ABAQUS/Explicit有限元软件建立平头弹撞击不同厚度靶板的模型,对弹体撞击不同厚度靶板进行计算。通过对比数值仿真与撞击实验结果,验证仿真模型的有效性。研究结果表明,靶板的主要失效模式、耗能机制、弹道极限随其厚度增加会发生改变,靶板厚度存在对应的转折值。对于TC4钛合金薄板,当靶板厚度比较小时,靶板拉伸撕裂破坏占主导作用。但是,当靶板厚度比较大时,靶板主要失效模式是局部剪切破坏。当靶板厚度小于4 mm、大于8 mm时,弹道极限速度随靶板厚度的增加而增加;当厚度为4～8 mm时,弹道极速度变化不明显。

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【部分图文】：

图1 平头弹体形状及尺寸(mm)

弹体名义质量为34.5g,弹体几何形状如图1所示。利用ABAQUS/Explicit有限元软件建立平头弹体撞击不同厚度靶板的轴对称模型,如图2所示。由于弹体硬度高,在撞击前后几乎不产生变形,因此采用均匀化网格划分,网格尺寸为0.5×0.5mm2。靶板均采用直径为180mm的....

图2 弹体冲击靶体轴对称有限元模型

为了验证弹体撞击靶板模型及其参数的有效性,对比弹体撞击厚度2mm靶板的试验与数值仿真结果。将弹体及靶板材料模型及参数嵌入到有限元程序中,进行数值仿真计算,得到弹体撞击靶板的初始与剩余速度。基于撞击试验与数值仿真结果,利用R-I公式[8]拟合弹体的初始与剩余速度,得到弹体速度曲线....

图3 弹体试验与仿真初始与剩余速度关系对比

平头弹体撞击靶板时,弹道极限试验值为121.7m/s,而弹道极限数值仿真值为132.3m/s,相差8.7%,两者比较一致。此外,图4对比了靶板试验与数值仿真的失效模式,平头弹体撞击靶板主要发生剪切冲塞失效,可以发现数值仿真接近试验结果。通过对比靶板撞击试验与数值仿真的失效模式....

图4 靶板的试验与仿真失效模式对比:vi=153.7 m/s

图3弹体试验与仿真初始与剩余速度关系对比2.3靶板弹道极限分析

本文编号：4032474