7075铝靶对卵头弹撞击的试验和数值模拟研究
发布时间：2021-04-16 21:43
为探索提升金属靶抗侵彻性能数值预报效果的途径,在一级轻气炮上开展6 mm厚7075-T651铝合金靶对卵头弹的抗侵彻性能试验以及平行的三维有限元计算,对比Lode无关和相关断裂准则对靶板断裂行为和弹道极限的预报结果。通过卵头弹侵彻试验获得靶板的断裂行为和弹道极限;7075-T651铝合金的力学行为通过Johnson-Cook本构模型以及Johnson-Cook（J-C）和一种Lode相关的断裂准则描述。结果表明:卵头弹撞击下靶板发生延性扩孔、背部鼓包和背部开裂,弹体穿透靶板时有少量碎块产生;J-C断裂准则预报的弹道极限比试验值高约19%,预报的靶板断裂行为与试验不符;Lode相关断裂准则预报的弹道极限比试验值仅高4%,预报的断裂行为与试验基本一致。
【文章来源】：兵器材料科学与工程. 2019,42(05)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
靶板和卵头弹（mm）Fig.1Targetandogivalprojectile（mm）测速仪高压气室发射管5.95±0.02
试验设备装置图
兵器材料科学与工程第42卷此外，肖新科等［18］发现，该靶板对相同名义直径和质量的平头弹体撞击的弹道极限为163.0m/s。通过与本研究的对比可发现，6mm厚的7075-T651铝合金靶板比相同名义直径和相近质量的卵形弹的抗侵彻性能明显更高。2有限元模型2.1计算模型在ABAQUS/Explicit中建立上述打靶试验的1/2三维模型，如图7所示。弹体直径和长度分别为5.95、34.25mm，接近试验数值，设为刚性体。靶板直径为42mm（对应螺孔中心距），厚度为6mm。约束靶板周围所有节点的3个平动自由度，同时在弹体和靶板的对称面设置对称边界条件。设定初始时刻子弹距离靶板的垂直距离为0.1mm。弹体和靶板单元类型均设置为C3D8R。靶板受子弹直接撞击的中心部位及附近单元网格边长约为0.1mm，其他区域网格尺寸渐大。采用软件提供的通用接触（generalcontact）考虑所有可能的接触对间的接触。接触的法向行为采用硬接触（hardcontact）并忽略摩擦。另外，由于撞击过程持续时间很短，塑性变形产生的热量没有时间传导给相邻材料，假定为绝热过程。2.2材料模型选用的本构模型为常用的Johnson-Cook本构。采用的第1个断裂准则为J-C断裂准则。考虑到应力三轴度、应变率和温度的影响，表达式：εf=[D1+D2exp(D3σ*)](1+D4lnε*eq)(1+D5T*)。（2）式中：D1~D5为模型参数；应力三轴度σ*=σm/σeq=（σ1+σ2+σ3）/（3σeq），其中σm、σ1、σ2、σ3和σeq依次为平均应力，第1、2、3主应力和等效应力。采用的第2个断裂准?
【参考文献】：
期刊论文
[1]7075-T651铝合金靶板剪切冲塞的试验和数值模拟研究[J]. 肖新科,陈琳,杜太生. 振动与冲击. 2019(03)
[2]Lode相关断裂准则在6061-T6511H铝合金Taylor杆断裂预报中的应用[J]. 杨庆年,陈孝珍,肖新科,李凡,张伟. 振动与冲击. 2018(02)
[3]7A04-T6高强铝合金板对平头杆弹抗侵彻行为的试验与数值模拟研究[J]. 司马玉洲,肖新科,王要沛,张伟. 振动与冲击. 2017(11)
[4]7A04铝合金的本构关系和失效模型[J]. 张伟,肖新科,魏刚. 爆炸与冲击. 2011(01)
本文编号：3142226
【文章来源】：兵器材料科学与工程. 2019,42(05)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
靶板和卵头弹（mm）Fig.1Targetandogivalprojectile（mm）测速仪高压气室发射管5.95±0.02
试验设备装置图
兵器材料科学与工程第42卷此外，肖新科等［18］发现，该靶板对相同名义直径和质量的平头弹体撞击的弹道极限为163.0m/s。通过与本研究的对比可发现，6mm厚的7075-T651铝合金靶板比相同名义直径和相近质量的卵形弹的抗侵彻性能明显更高。2有限元模型2.1计算模型在ABAQUS/Explicit中建立上述打靶试验的1/2三维模型，如图7所示。弹体直径和长度分别为5.95、34.25mm，接近试验数值，设为刚性体。靶板直径为42mm（对应螺孔中心距），厚度为6mm。约束靶板周围所有节点的3个平动自由度，同时在弹体和靶板的对称面设置对称边界条件。设定初始时刻子弹距离靶板的垂直距离为0.1mm。弹体和靶板单元类型均设置为C3D8R。靶板受子弹直接撞击的中心部位及附近单元网格边长约为0.1mm，其他区域网格尺寸渐大。采用软件提供的通用接触（generalcontact）考虑所有可能的接触对间的接触。接触的法向行为采用硬接触（hardcontact）并忽略摩擦。另外，由于撞击过程持续时间很短，塑性变形产生的热量没有时间传导给相邻材料，假定为绝热过程。2.2材料模型选用的本构模型为常用的Johnson-Cook本构。采用的第1个断裂准则为J-C断裂准则。考虑到应力三轴度、应变率和温度的影响，表达式：εf=[D1+D2exp(D3σ*)](1+D4lnε*eq)(1+D5T*)。（2）式中：D1~D5为模型参数；应力三轴度σ*=σm/σeq=（σ1+σ2+σ3）/（3σeq），其中σm、σ1、σ2、σ3和σeq依次为平均应力，第1、2、3主应力和等效应力。采用的第2个断裂准?
【参考文献】：
期刊论文
[1]7075-T651铝合金靶板剪切冲塞的试验和数值模拟研究[J]. 肖新科,陈琳,杜太生. 振动与冲击. 2019(03)
[2]Lode相关断裂准则在6061-T6511H铝合金Taylor杆断裂预报中的应用[J]. 杨庆年,陈孝珍,肖新科,李凡,张伟. 振动与冲击. 2018(02)
[3]7A04-T6高强铝合金板对平头杆弹抗侵彻行为的试验与数值模拟研究[J]. 司马玉洲,肖新科,王要沛,张伟. 振动与冲击. 2017(11)
[4]7A04铝合金的本构关系和失效模型[J]. 张伟,肖新科,魏刚. 爆炸与冲击. 2011(01)
本文编号：3142226
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