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分舱方式对PBX装药损伤断裂的影响

【摘要】:考察分段装药形式对PBX 装药动态损伤的影响。根据图5-44~图5-46,分析前、后两段装药的平均过载、轴向应力和装药损伤度。隔舱厚度小容易使隔舱在侵彻过程中受强过载发生变形损坏,而厚度过大的隔舱对装药的保护作用减弱,同时也会降低装药填装比。根据隔舱厚度对装药的轴向应力,平均过载和装药损伤度的影响可知,隔舱厚度取4~5 mm 最佳。

采用分舱方法可以改变装药的非线性振动,提高弹内装药抗过载的能力。在弹体中部加入厚1 mm 的隔舱,隔舱与弹体相连接,材料与弹体相同。考察分段装药形式对PBX 装药动态损伤的影响。弹体整体结构如图5-41 所示,其他参数与5.2 节一致。

图5-41 分舱形式的缩比弹模型

最终弹体侵彻深度为49.6 cm,与整体装药形式相差不大。加入隔舱后,弹体过载峰值为4.73 ×104g,比整体装药形式稍小;装药的平均过载峰值为5.45 ×104g,头部装药比整体装药的过载峰值降低约9 500 g,头尾两段装药的过载峰值分别为7.00 ×104g 和6.45 ×104g。从图5-42 可知,分段装药过载曲线的波动频率要比整段装药大,说明两段装药与弹体之间的相对运动比整段装药更加复杂。

图5-42 装药过载变化

图5-43 装药最终裂纹分布(见彩插)

图5-43 所示为装药最终裂纹分布情况,加入隔舱将装药分段后,前段装药损伤区域分布于头部和与壳体相邻的位置;后段装药靠近隔舱位置有裂纹区分布,靠近尾部的区域仍然有贯穿横截面的拉伸损伤;装药其他位置基本没有含裂纹损伤区。根据统计,裂纹宽度大于0.1 mm 的单元占装药总体积的0.53%,最大裂纹宽度出现在后段装药头部,最大裂纹宽度达到0.75 mm。前段装药损伤度大于后段装药损伤度。

增加隔舱厚度,分别研究1~8 mm 厚的隔舱对装药的保护作用。根据图5-44~图5-46,分析前、后两段装药的平均过载、轴向应力和装药损伤度。隔舱厚度为1 mm 时,前段装药的最大过载大于后段装药;随着隔舱厚度增加,前段装药的最大过载减小,后段装药的最大过载增加,当隔舱厚度超过2 mm 后,后段装药最大过载大于前段装药;后段装药最大过载在隔舱厚度大于3 mm 后增长缓慢,而前段装药在隔舱厚度大于6 mm 后也几乎不再下降。隔舱变厚会使前段装药头部轴向应力变小,但是隔舱厚度超过5 mm 后其影响不再明显;后段装药的头部轴向应力随着隔舱厚度增加,呈现出先减小再增加的趋势,变化幅度不大。前段装药的损伤度随隔舱厚度增加而减小,当隔舱厚度大于5 mm 后,前段装药损伤度变化不明显,后段装药的损伤度变化受隔舱厚度的影响较小。

图5-44 隔舱厚度对装药最大过载的影响

图5-45 隔舱厚度对头部最大轴向应力的影响

图5-46 隔舱厚度对装药最终损伤度的影响

综上所述,弹体添加隔舱能有效降低装药的平均过载、轴向应力和装药损伤度。隔舱厚度小容易使隔舱在侵彻过程中受强过载发生变形损坏,而厚度过大的隔舱对装药的保护作用减弱,同时也会降低装药填装比。根据隔舱厚度对装药的轴向应力,平均过载和装药损伤度的影响可知,隔舱厚度取4~5 mm 最佳。