高速侵彻

摘要： 采用基于统一强度理论的有限柱形空腔膨胀理论,结合Tate磨蚀杆模型,考虑中间主应力、靶体侧面自由边界的影响及高速(1500 m/s~2200 m/s)侵彻弹体的变形和消蚀现象,推导线性硬化有限直径金属厚靶在长杆弹高速侵彻时的空腔壁径向应力,建立侵彻阻力和侵彻深度计算模型,并利用MATLAB软件编程求解,分析包括强度准则差异在内的弹道终点效应的一系列影响因素。结果表明:该文计算方法可以更好地描述弹靶的动态响应,还可以得到一系列基于不同强度准则的侵彻阻力和深度的解析解、对不同靶弹半径比的靶材侵彻深度的区间范围进行有效预测;强度参数、弹体撞击速度和靶体半径对有限直径金属靶体的抗侵彻性能均有较大的影响,其中强度参数值由1减小为0时,侵彻阻力可减小33.33%,侵彻深度可增加15.93%;当靶弹半径比小于等于20时,侵彻深度增大的程度显著,当靶弹半径比由19.88减小至4.9时,侵彻阻力减小了41.30%,侵彻深度增长了32.61%,此时靶体边界尺寸对侵彻性能的影响很大,不能继续按照半无限靶体进行计算。

摘要： 为考察K&C和HJC模型在模拟弹体高速侵彻作用下混凝土毁伤行为的适用性,基于LS_DYNA软件对弹体高速侵彻钢筋混凝土靶进行数值模拟。分别从混凝土损伤演化、靶板破坏尺寸以及弹体剩余速度等角度比较两种模型的适用性。结果表明:在弹体高速侵彻条件下,K&C模型能较好地反映混凝土的拉压损伤,HJC模型仅能体现压缩损伤;K&C模型中靶板的开坑、崩落和弹孔尺寸比HJC模型更接近试验结果;K&C和HJC模型均可用于高着靶速度条件下计算弹体剩余速度,当着靶速度较高时,HJC模型的计算结果更准确。

摘要： 为研究弹体高速侵彻超高性能混凝土的现象和规律,对钢纤维体积分量为1.0%的C120超高性能混凝土和钢纤维体积分量为2.5%的C160超高性能混凝土开展准静态单轴压缩试验、劈裂抗拉试验和弹体高速侵彻试验。采用修正的美国国防研究委员会(NDRC)经验公式和量纲分析得到的经验公式,对侵彻超高性能混凝土试验中的弹体侵彻深度进行计算分析。计算和试验结果表明:相比于普通混凝土,超高性能混凝土有着较高的拉压比和优越的抗靶体表面破坏的能力,试验后靶体的表面开坑面积较小,开坑直径大约为8~12倍弹径;向外沿径向产生的裂纹较小且短,平均裂纹数量为4条;随着超高性能混凝土的强度从120 MPa提高到160 MPa,靶体表面开坑直径减小,开坑深度降低,钢纤维的加入提高了靶体的韧性,从而降低了靶体的表面开坑直径;相比于普通混凝土,超高性能混凝土的侵彻深度较小,但随着超高性能混凝土靶体的强度从120 MPa提高到160 MPa,其侵彻深度没有明显的下降;修正后的NDRC经验公式可以很好地预测弹体高速侵彻下超高性能混凝土的侵彻深度,利用量纲分析得到的侵彻深度公式可以为后续的试验预测提供参考。

摘要： 针对厚钢筋混凝土靶在弹体高速侵彻时的毁伤特性,基于混凝土连续帽盖模型(concrete continuous cap model,CSCM)和共节点耦合建模方法对弹体高速侵彻厚钢筋混凝土靶的毁伤行为进行数值模拟,分析钢筋混凝土靶的损伤分布特性、钢筋结构对混凝土的约束作用。结果表明:高速侵彻时,延性损伤体现在混凝土内部,脆性损伤更多体现在混凝土外部表层,钢筋网能较大程度地约束混凝土延性损伤的扩展;增加竖筋的配置,可预防厚钢筋混凝土靶沿钢筋层产生层断脱离破坏,从而提高钢筋混凝土的抗弹性能;钢筋混凝土迎弹面的崩落面积随侵彻速度增加而增大,首层钢筋越接近表面,约束效果越好。可见,混凝土连续帽盖模型和共节点耦合建模方法能较好地模拟厚钢筋混凝土靶在弹体高速侵彻作用下的毁伤特性。

摘要： 选择3种典型性能的钛合金:中强高韧性能TA15合金、高强中韧性能Ti67合金和超高强低韧性能Ti36合金设计了半穿甲战斗部,应用火炮进行了3种钛合金半穿甲战斗部高速斜侵彻单层钢靶性能对比的实验研究。结果表明:战斗部速度在760~780 m/s时,①2发TA15合金战斗部均贯穿钢靶,回收战斗部结构完好;②2发Ti67合金战斗部也贯穿钢靶,仅1发回收的战斗部结构完好;③2发Ti36合金战斗部在穿透钢板后均发生断裂;④在3种钛合金中,中强高韧性能TA15合金和高强中韧性能Ti67合金都适合作为半穿甲战斗部壳体材料,进一步对比该2种合金,TA15合金强度中等,但韧性和强度匹配良好,抗绝热剪切能力强,综合性能较佳,可优先作为高速下半穿甲战斗部壳体材料。

摘要： M855A1是一种采用新型穿甲弹结构的小口径步枪弹,较M855步枪弹主要优化了硬目标穿甲与软目标杀伤性能。为研究其穿甲性能,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同射程下M855A1步枪弹侵彻结构钢靶板、装甲钢靶板的过程进行数值仿真,分析穿甲过程中弹头与钢靶板的变形和损伤演化,并对射程与极限穿透厚度的关系进行函数拟合,拟合精度高于99%。结果表明,M855A1步枪弹能基本满足现代小口径步枪弹对穿甲性能的需求,其结构在低速、薄靶条件下对弹体动能、质量的利用效率较高。

摘要： 为了探究W_(25)Fe_(25)Ni_(25)Mo_(25)高熵合金弹体在侵彻过程中宏观变形行为与材料微细观结构之间的联系,基于对两相流动模型的简化,建立了考虑软、硬相密度、流速以及浓度差异的等截面直管两相流动演化模型.类比宏观状态下侵彻弹体头部材料的流入流出特性,选定分析区域,建立两相细观结构下材料在分析区域的流入流出关系,再结合细观结构演化方程,给出了分析区域中浓度演化结果,提出了表征材料浓度演化速率的流动稳定系数t/l_(length).为了对比不同细观结构弹体的侵彻行为,选取典型两相材料钨铜合金(W_(70)Cu_(30)),基于小口径弹道枪发射平台开展两种弹体侵彻半无限钢靶试验,对比两种合金弹体细观结构演化行为.结果表明,硬相浓度分布总体上体现“中心浓,边缘稀”的特点;硬相的浓度越高,密度越大,驱动速度越快,则流动稳定系数t/l_(length)值越小,侵彻过程中弹体的流动稳定性越好,弹体头部材料越容易形成连续的塑性流动带.等截面直管两相流动演化模型可用于描述侵彻过程中弹体头部材料的流动稳定性,揭示了侵彻过程中弹体头部变形与细观两相结构之间的关联机制.

摘要： 针对低硬度聚脲/钢板复合结构的抗破片高速侵彻机理问题,通过弹道试验,分析了复合结构靶板的侵彻破坏模式和抗弹性能,并与相同面密度的纯钢板进行了比较.从应力波的角度进一步探讨了复合结构靶板的抗弹机理,以及前聚脲层对后钢板层的影响机制.结果表明,破片高速侵彻下,前聚脲层主要呈现剪切冲塞的破坏模式;而后钢板层的侵彻破坏模式则由无前聚脲层时的剪切冲塞,逐渐转变为花瓣开裂.相同面密度情形下,虽然复合结构靶板的整体抗弹性能不如纯钢板,但由于前聚脲层的影响,后钢板层的抗弹效率会得到大幅提升;随前聚脲层/后钢板层面密度比值增大,复合结构靶板整体抗弹性能不是一直降低,而是先降低后提高,且后钢板层是主要耗能构件.

摘要： 利用LS-DYNA软件对弹丸垂直侵彻贯穿C35强度混凝土靶板的过程进行了数值模拟,建立了混凝土靶板与等效靶的模型,获得混凝土靶板与等效靶的厚度转换关系。弹丸分别以1200、1000、800 m/s的速度垂直侵彻贯穿不同厚度混凝土靶板,获得不同厚度下混凝土靶板剩余穿透速度;以45#钢作为等效靶材料,根据靶体吸收动能等效原则,利用相同弹丸垂直侵彻贯穿45#钢靶,获得不同厚度混凝土靶板对应的钢靶厚度。利用MATLAB曲线拟合,混凝土靶板与等效钢靶厚度转换关系,并对转换关系结果进行仿真验证,结果表明混凝土靶板厚度转换误差小于10%,研究成果为混凝土靶板抗侵彻试验及等效靶研究提供理论依据及数据参考。

摘要： 利用LS-DYNA软件对弹丸垂直侵彻贯穿C35强度混凝土靶板的过程进行了数值模拟,建立了混凝土靶板与等效靶的模型,获得混凝土靶板与等效靶的厚度转换关系.弹丸分别以1200、1000、800 m/s的速度垂直侵彻贯穿不同厚度混凝土靶板,获得不同厚度下混凝土靶板剩余穿透速度;以45#钢作为等效靶材料,根据靶体吸收动能等效原则,利用相同弹丸垂直侵彻贯穿45#钢靶,获得不同厚度混凝土靶板对应的钢靶厚度.利用MATLAB曲线拟合,混凝土靶板与等效钢靶厚度转换关系,并对转换关系结果进行仿真验证,结果表明混凝土靶板厚度转换误差小于10％,研究成果为混凝土靶板抗侵彻试验及等效靶研究提供理论依据及数据参考.

摘要： 弹体高速侵彻混凝土靶体时,弹靶间相互作用引起的弹体质量磨蚀效应(表现为弹体质量损失和头形钝化)能够导致弹体结构和弹道严重失稳,从而降低弹体侵彻效能.假设侵彻过程中靶体对弹体的摩擦功全部转化为引起弹体表面材料熔融和剥离的热能,通过引入弹体撞击函数和弹头形状函数,得到了任意着靶速度下弹体侵彻混凝土靶体时质量损失比的无量纲预测公式.进一步提出了弹体头形钝化的解析模型,并得到11组尖卵头形弹体侵彻实验的广泛验证.所提出模型从适用范围、物理意义和理论基础方面验证并推广了Zhao和Chen(Int.J.Impact Eng.,2010,37(9):971-979,Int.J.Impact Eng.,2012,39(1):16-27)的经验性结论.

摘要： 弹体表面与混凝土靶间的摩擦特性是研究弹体侵彻混凝土问题中一个较困难的问题.本文中,采用了一个关于高速侵彻的变摩擦系数模型,该模型考虑了弹体表面的微观凸起、运动过程中的绝热剪切及弹体表面的热传导,并认为摩擦系数是相对滑动速度的一个函数.随后,基于该变摩擦系数、修订的混凝土动态球形空腔膨胀理论及高速侵彻过程分析模型,本文计算得到了侵彻过程中摩擦力做的功,同时利用摩擦功转化成热传导给弹体并熔化弹体表面材料的思想推导得到了弹体的质量损失.最后,本文对比分析了计算得到的质量损失数据与试验的数据,结果吻合的比较好.

摘要： 本课题组近期开展了两组先进钻地弹缩比弹高速侵彻混凝土实验，计入弹载测试装置，弹重约1.8kg，撞击速度在1130m/s~1650m/s之间。采用H100火炮为加载手段，结合次口径技术，测量弹体的侵彻深度与质量损失等。进一步分析表明，弹体无量纲侵深在30以上，质量损失仍与初始动能成正比，且剩余弹体形状的计算结果与实验结果吻合。侵彻后弹形基本完整，验证了该弹形高速侵彻时良好的结构稳定性。

摘要： 因试验技术局限性，在弹体高速(800～1 500 m/s)侵彻混凝土过程中，现有部分侵彻特征量获得存在困难，如质量损失率、弹头形状和弹体加速度的时间历程等。在空腔膨胀与动量定理基础上，计入弹体质量损失和弹头形状变化，引入弹头钝化效应，建立了表征弹体侵彻性能参数的解析表达式。采用迭代计算方法，得到高速侵彻半无限厚混凝土靶过程中弹体特征量的实时信息，包括弹体侵深、加速度、质量损失率和弹头形状的时间历程;将计算结果与已有试验相比较，说明了本文基本公式和迭代方法具有很好的精确性、实用性，可以对高速动能弹侵彻混凝土的侵深、加速度、质量损失等主要参数进行预测，为弹体战斗部和防护工程的设计提供了有力的参考。

摘要： 本文采用Johnson-Cook材料本构模型和显式动力学算法,利用Ls-Dyna模拟了7.62mm普通钢芯弹侵彻厚度为20mm的层状结构706/705铝合金复合板的物理过程.研究了层厚比和界面结合强度对复合板抗弹能力的影响,实现了铝合金层状结构复合板抗弹效应的三维数值模拟.结果表明,强界面结合状态下,706:705=3:1时,侵彻后的背凸值和弹孔深度最小,分别为1.02mm和12.10mm.无界面结合状态下,706:705=9:1时,侵彻后的背凸值最小,为1.67mm;706:705=5:1时,侵彻后的弹孔深度最小,为10.56mm.界面结合强度对侵彻过程以及706/705复合板抗弹性能影响较大,高强度界面可以提高复合板的抗侵彻能力,低强度界面能够使复合板有较好的防破片能力.

摘要： 在高速弹道炮上开展了不同头部形状弹体对混凝土靶体高速正侵彻的模型试验,试验最高弹速达到了1420m/s,获得了侵彻深度与侵彻速度之间的关系.同时,分析了模型试验靶体破坏情况,对于一定尺寸的弹、靶体,不同弹体速度将产生不同的靶体破坏类型和侵彻弹道;研究了高速撞击条件下弹体侵彻能力、弹体侵彻极限速度、弹体质量损失等问题,分析了不同头部形状对弹体极限速度和弹体质量损失率的影响.

摘要： 利用320mm 平衡炮,采用次口径加载技术,将50kg 弹体加速到1100m/s .设计了适合高速侵彻的金属弹体,采用1.5m ×1.5m ×6m 钢筋混凝土作为靶标,进行高速侵彻试验.试验结果表明:次口径弹托与弹丸完全分离,弹体飞行姿态稳定,弹体飞行攻角小于2 °.侵彻后回收的金属弹体结构完整,无明显弯曲,仅弹体头部存在一定塑性变形,弹体质量损失约1.2%,弹体侵蚀现象不明显.

摘要： 利用ф35炮和ф100炮采用次口径发射技术完成了金属混凝土等遮弹材料的系列试验。从完成的抗侵彻试验效果分析，作为一种新型高强高性能材料，金属混凝土用于遮弹层克服了现有遮弹层存在的不足之处，其综合遮弹效果明显优于其它遮弹材料或结构。

摘要： 侵彻过程中,弹头形状变化对其侵彻能力影响较大.在之前的工作中,基于能量守恒,结合经验公式,作者提出了弹头形状演化的迭代计算模型,不依赖于假设的宏观钝化规律,实现弹头形状演化的直接模拟.在此计算模型基础上,合理设计弹体熔化热分布,可提高弹体侵彻能力;应用迭代算法于锥形弹,发现锥角越大,弹头钝化趋势越弱.初始弹头形状因子不能表征弹头可能经历何种演化历程.

摘要： 侵彻过程中,弹头形状变化对其侵彻能力影响较大.在之前的工作中,基于能量守恒,结合经验公式,作者提出了弹头形状演化的迭代计算模型,不依赖于假设的宏观钝化规律,实现弹头形状演化的直接模拟.在此计算模型基础上,合理设计弹体熔化热分布,可提高弹体侵彻能力;应用迭代算法于锥形弹,发现锥角越大,弹头钝化趋势越弱.初始弹头形状因子不能表征弹头可能经历何种演化历程.

摘要： 本发明公开了一种基于侵彻舰船多层结构靶板的高速弹体模型评估方法，涉及高速弹体侵彻技术领域，该方法包括：建立高速弹体模型；建立舰船多层结构靶板标准模型；确定高速弹体模型和靶板标准模型材料参数；设定高速弹体侵彻多层结构靶板时在第一层靶板的若干个着弹点位置；对于每个着弹点位置，确定高速弹体穿透每一层靶板的飞行距离和偏转角度；根据飞行距离和偏转角度确定高速弹体穿透每一层靶板的弹道变化值；当弹道变化值不超过阈值时，确定高速弹体侵彻多层结构靶板后的弹体结构的毁伤程度；否则确定高速弹体模型不满足设计要求。该方法能够准确模拟高速弹体侵彻舰船多层靶板过程中的弹道偏转特性，为高速弹体结构设计提供评估指标。

摘要： 本实用新型公开了一种应用于高速相机拍摄的侵彻实验装置，涉及侵彻实验技术领域，解决了侵彻实验每次更换都需要重新调节高速相机焦距，增加实验步骤的问题。一种应用于高速相机拍摄的侵彻实验装置，包括主框架；所述主框架包括控制箱，箱盖，上固定块和固定柱，所述主框架底部螺栓固定连接有一处混凝土底座；所述主框架中部固定设置有控制箱，控制箱与电机电路连通控制；所述主框架后部转动设置有箱盖；所述箱盖中部固定连接有一处电机；所述扇齿与固定盘中心啮合转动连接。本实用固定槽每次转动后均能处于相同位置，高速相机只需定焦在固定盘上部的固定槽，节省了实验步骤，加快实验进度。

摘要： 本发明公开了一种用于侵彻引信的磁敏感侵彻计层方法，具体方法为：在侵彻弹引信内部放置磁钢阵列产生激励磁场，侵彻弹侵彻含有导磁介质的目标靶板时，引信内部磁场强度发生变化，表现为当侵彻弹穿过目标靶板时，内部磁场强度先是迅速增大然后迅速减小，产生穿层响应信号，利用磁阻传感器对穿层响应信号进行探测，转换为原始脉冲式电压信号输出，送至微控制器中，利用相关滤波跟踪算法对该信号进行滤波处理，得到较低噪声的脉冲式电压信号，根据脉冲式电压信号个数进行计层。该磁敏感侵彻计层方法具有不易受速度、振动影响等优点，可以对大长径比侵彻弹在高速侵彻目标靶板时实现准确计层。

摘要： 本发明公开了一种深海环境高速侵彻试验装置和方法，其在模拟舱内部限定有包括侵彻区和飞行区的试验空间，并设置有可对侵彻区注水并加压的水压机，以在侵彻区内模拟出超高水压的深海环境。同时在飞行区的前端处前后设置有第一脆性耐静压薄膜和第一自动阀门，当弹体通过第一自动阀门并击穿或者即将击穿第一脆性耐静压薄膜时，第一自动阀门可快速关闭，以将飞行区位于第一自动阀门前后两侧的空间密封隔断，从而能较好地保证侵彻区的密封性以及其内超高水压的稳定性。最终能较好地模拟深海环境中，目标在超高水压和超高速侵彻耦合作用下的破坏过程，以供进行相应破坏机理的研究。

摘要： 本发明涉及一种考虑侵蚀效应的弹体高速冲击混凝土侵彻性能的预测方法，属于冲击动力学领域。本发明通过结合弹体表面熔化和骨料切削这两种机制，提出一种耦合两种弹体侵蚀机制的弹体高速冲击混凝土侵彻性能的预测方法，有效地预测了弹体高速侵彻过程中的侵蚀及弹体运动参数演变，该方法考虑了弹体侵彻过程中由于弹靶摩擦热导致的弹体表面熔化和硬质颗粒对弹体表面的切削效应，充分考虑了实验观测得到的多种侵蚀机制共同作用，突破了传统计及单一侵蚀机制预测方法的瓶颈。通过该预测方法可实现弹体高速冲击混凝土侵彻性能的高精度预测，为高速侵彻钻地弹的结构设计和混凝土防护性能的评估提供了关键技术支撑。

摘要： 本发明属于舰船陆地多层靶标领域，具体涉及一种用于高速侵彻评估效能试验的舰船陆地多层靶标。所述的靶标系统包括两大部分，即前靶标系统和后靶标系统。本发明使得靶标系统符合舰船的框架式结构，同时使得本发明的力学性能与舰船实际保持基本一致。在实际侵彻试验时，由于试验条件的限制，被侵彻结构很难得到保留，后续试验数据无法得到，本发明通过两段式结构，前段结构的特殊功能在于对不确定因素的阻拦，以此保留后段试验结构的完整性，便于后期对试验数据的采集与分析。同时，本发明涉及到的靶标系统可重复使用，便于加工、安装且成本低廉。

摘要： 本发明提出一种适用于高速侵彻多层目标靶的分体式侵彻体，包括侵彻主体、后端盖和前导体。后端盖通过端盖螺纹与侵彻主体尾部的内螺纹配合连接；前导体通过前导体螺纹与侵彻主体的头部螺纹配合连接。本发明的分体式侵彻体高速侵彻多层硬目标靶时，一方面可以减弱侵彻主体扩孔的侵彻阻力，提升弹体的侵彻能力，同时提高弹道的稳定性；另一方面在有前导体保护时，侵彻主体的头部不会有明显的侵蚀与形变，在前导体变形破坏到一定程度时会破碎并完全脱离后，未发生明显形变的侵彻主体可以继续进行后续的侵彻，能够间接提升侵彻能力。

摘要： 本发明公开了一种用于侵彻引信的磁敏感侵彻计层方法，具体方法为：在侵彻弹引信内部放置磁钢阵列产生激励磁场，侵彻弹侵彻含有导磁介质的目标靶板时，引信内部磁场强度发生变化，表现为当侵彻弹穿过目标靶板时，内部磁场强度先是迅速增大然后迅速减小，产生穿层响应信号，利用磁阻传感器对穿层响应信号进行探测，转换为原始脉冲式电压信号输出，送至微控制器中，利用相关滤波跟踪算法对该信号进行滤波处理，得到较低噪声的脉冲式电压信号，根据脉冲式电压信号个数进行计层。该磁敏感侵彻计层方法具有不易受速度、振动影响等优点，可以对大长径比侵彻弹在高速侵彻目标靶板时实现准确计层。

摘要： 一种抗高速侵彻复合防护板，属于轻质材料防护技术领域，包括背侵彻面板，所述背侵彻面板上依次设置有吸能层和迎侵彻面板，所述迎侵彻面板与吸能层通过真空渗流法一体化制备得到，所述背侵彻面板通过铆接或胶粘剂与吸能层进行连接。一种抗高速侵彻复合防护板的制作方法，包括以下步骤：步骤1，制作迎侵彻面板和吸能层的一体板；步骤2，使用切割机对迎侵彻面板和吸能层的上下不平整的表面进行平整处理；步骤3，将背侵彻面板通过粘接剂或铆接的方式与吸能层进行连接，得到抗高速侵彻复合防护板。铝基陶瓷复合材料替代了传统陶瓷材料作为迎侵彻面，在具有高硬度的同时减少了二次破片飞溅损伤，提高了多次抗侵彻能力。

摘要： 本发明公开了一种深海环境高速侵彻试验装置和方法，其在模拟舱内部限定有包括侵彻区和飞行区的试验空间，并设置有可对侵彻区注水并加压的水压机，以在侵彻区内模拟出超高水压的深海环境。同时在飞行区的前端处前后设置有第一脆性耐静压薄膜和第一自动阀门，当弹体通过第一自动阀门并击穿或者即将击穿第一脆性耐静压薄膜时，第一自动阀门可快速关闭，以将飞行区位于第一自动阀门前后两侧的空间密封隔断，从而能较好地保证侵彻区的密封性以及其内超高水压的稳定性。最终能较好地模拟深海环境中，目标在超高水压和超高速侵彻耦合作用下的破坏过程，以供进行相应破坏机理的研究。