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动能弹对靶体的侵彻特性研究

作　者: 潘万庆
导　师: 贾斌
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 航空宇航科学与技术
关键词: 动能弹穿甲侵彻弹道极限失效模式
分类号: TJ410
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

现代科技日新月异，武器装备作为对立统一的矛盾综合体，既需要通过提高侵彻能力来实现对目标的有效打击，又要求通过提升抗侵彻能力来实现对来袭的有效防护，研究和探寻弹体在靶体内运动的力学过程中应力波的传播和结构动态响应规律，对于以何种方式最大限度地发挥武器的侵彻效应，以及以何种方式巧妙地设计和优化防护结构都提供了必要的理论前提和设计参考。因此在武器装备亟需减重的大环境下，对性能优异的新型轻质材料的侵彻行为研究就显得十分重要。本文通过穿甲侵彻实验方法，对不同弹体侵彻轻质材料的性能进行分析研究，为动能弹体总体设计以及提升其穿甲侵彻性能提供了数据参考。采用头部形状不同的两种38CrSi高硬度刚性弹体对同种轻质6061铝合金材料的不同结构靶体进行碰撞侵彻实验，得到了各种实验设定条件下弹体的剩余速度-初始速度拟合曲线以及相应的弹道极限速度，探讨了弹体侵彻靶体过程中部分力学指标与弹体初始速度的关系，对靶体失效模式及损伤特性进行了分析。结果表明，在实验设定前提下，平头弹体侵彻靶体的弹道极限速度按(1+0.5+0.5)→(0.5+1+0.5)→(0.5+0.5+0.5+0.5)→(1+1)→(1.5+0.5)→(0.5+0.5+1)→(0.5+1.5)→(2)顺序升高。说明弹体对(1+0.5+0.5)mm结构靶体的侵彻性能最优，2mm单层靶体的抗侵彻性能最优。平头弹体碰撞侵彻薄靶体过程中，随着初始速度由高向低逐渐接近弹道极限速度，弹体侵彻相同结构靶体的作用时间大体呈上升趋势。弹体侵彻不同结构靶体的作用时间随弹道极限增加而大体呈上升趋势。靶体根据其失效程度，大体上可依次出现整体碟形形变伴随局部弯曲凹陷，整体碟形形变伴随局部拉伸撕裂，不完全冲塞破坏伴随局部弯曲凹陷或局部拉伸撕裂，整体小形变完全冲塞。卵形头弹体侵彻靶体的弹道极限按(0.5+0.5+0.5+0.5)→(1+0.5+0.5)→(0.5+1.5)→(1.5+0.5)→(0.5+1+0.5)→(0.5+0.5+1)→(2)→(1+1)顺序升高。弹体对(0.5+0.5+0.5+0.5)mm结构靶体的侵彻性能最优，(1+1)mm结构靶体的抗侵彻性能最优。卵形头弹体碰撞侵彻薄靶体过程中，弹体侵彻相同结构靶体的作用时间大体呈下降趋势。弹体侵彻不同结构靶体的作用时间随弹道极限增加而大体呈上升趋势。靶体失效模式基本呈现整体弯曲凹陷伴随局部花瓣开裂形式。卵形头动能弹侵彻性能整体高于平头动能弹侵彻性能。若需提高弹体对靶体的侵彻性能，在初始速度保持不变的前提下，剩余速度及侵彻作用力不受弹体控制，唯一可以人为控制的设计指标是侵彻时间。弹体可通过侵彻初期改变弹体与靶体的接触方式或通过侵彻末期弹体对靶体的贯穿来降低侵彻时间从而实现提高侵彻性能。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  10-11
  1.2 动能弹侵彻靶体的研究现状分析  11-18
    1.2.1 实验研究  11-14
    1.2.2 数值模拟研究  14-17
    1.2.3 解析方法  17-18
    1.2.4 研究现状总结  18
  1.3 本文的主要研究内容  18-19
第2章实验方案介绍  19-24
  2.1 引言  19
  2.2 实验系统与方法  19-23
    2.2.1 实验系统  19-21
    2.2.2 实验方法  21-23
  2.3 小结  23-24
第3章平头弹侵彻靶体的实验研究  24-44
  3.1 引言  24
  3.2 弹道极限及相关分析  24-38
    3.2.1 平头弹对单层靶体的侵彻特性分析  24-26
    3.2.2 平头弹对接触式双叠层靶体的侵彻特性分析  26-31
    3.2.3 平头弹对接触式三叠层靶体的侵彻特性分析  31-36
    3.2.4 平头弹对接触式四叠层靶体的侵彻特性分析  36-38
  3.3 失效模式及损伤特性分析  38-39
  3.4 平头弹对靶体侵彻特性分析  39-43
  3.5 小结  43-44
第4章卵形头弹侵彻靶体的实验研究  44-62
  4.1 引言  44
  4.2 弹道极限及相关分析  44-57
    4.2.1 卵形头弹对单层靶体的侵彻特性分析  44-46
    4.2.2 卵形头弹对接触式双叠层靶体的侵彻特性分析  46-51
    4.2.3 卵形头弹对接触式三叠层靶体的侵彻特性分析  51-56
    4.2.4 卵形头弹对接触式四叠层靶体的侵彻特性分析  56-57
  4.3 失效模式及损伤特性分析  57-58
  4.4 卵形头弹对靶体侵彻特性分析  58-60
  4.5 小结  60-62
结论  62-63
参考文献  63-69
致谢  69

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