侵彻过程中,弹体材料直接影响内部装药的受力和损伤断裂情况。钨合金是钻地弹弹体的常用材料,其密度约为钢密度的2.5 倍。采用与5.2 节相同的模型,侵彻速度为600 m/s,其他初始条件不变,将弹体换成钨合金,弹体的材料参数如表5-10 所示。由图可以看出,采用钨合金作为弹体材料时,装药的含裂纹损伤区域远小于钢弹,主要分布在头部和靠近尾部区域,呈带状分布。说明更换弹体材料对于控制装药的断裂破坏是有效的。......
2023-06-27
改变弹体和装药的截面形状,可以改变内部装药的受力情况。根据应力波相关知识,当应力波从小截面传入大截面时,透射扰动小于入射扰动。增大装药尾部的横截面积,可以对应力波起到“减弱缩小” 的作用。考虑到弹体后端壳体厚度减薄,可能不利于弹体在侵彻过程中保持完整。根据已有的分析,装药弹体最安全的厚度设计应该是越往弹体尾部,弹壳越厚。将装药头部半径缩小为14.1 mm,圆弧过渡结束位置半径为23.0 mm,末端半径增大为27.5 mm,弹头形状不变,尾部直径变为原模型的1.2 倍。变截面缩比弹模型如图5-47 所示。
图5-47 变截面缩比弹模型
图5-48 所示为弹体和装药的过载情况及装药头部轴向应力变化。由图可以看出,弹体截面变化后,弹体的过载明显降低,峰值为3.92 ×104g,装药的过载峰值为5.17 ×104g,比5.2 节内部装药的过载峰值降低幅度超过12 000g。但是,装药头部的最大轴向应力只减小了22 MPa,说明增大装药尾部横截面积对装药头部的保护作用并不明显。
图5-48 弹体和装药的过载情况及装药头部轴向应力变化
图5-49 所示为侵彻结束后装药的损伤情况,损伤严重的部位集中在头部和底部,这是装药碰撞压缩过程中产生的损伤。在靠近尾部的区域有拉伸作用产生的横向裂纹,裂纹区域的裂纹宽度(图5-50)远小于图5-14 中装药受拉伸损伤区域的裂纹宽度。根据统计,单元最大裂纹宽度为0.71 mm,最大裂纹单元出现在装药头部,最终装药损伤度为0.67%。说明增大弹体和装药的尾部横截面积,能够降低装药靠近尾部区域受拉伸波作用产生的损伤,但是不能保护装药头部和底部的安定性。
图5-49 装药最终裂纹分布(见彩插)
图5-50 单元裂纹宽度随时间的变化
有关高聚物黏结炸药损伤断裂的数值模拟的文章
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2023-06-27
弹头形状对弹体在侵彻过程中承受的过载有影响[10]。图5-31所示为装药损伤度α 随时间的变化情况。三种弹头形状装药的最终装药损伤度αm分别为4.68%、1.47%和0.11%。计算研究表明,弹头曲径比增加会使装药最大裂纹宽度减小,装药的装药损伤度也随之降低。图5-33 所示为不同弹头曲径比的缩比弹装药的最终装药损伤度αm的拟合曲线,随着Ψ 的增大,αm在AB 段呈现出下降趋势,在B 点达到极小值。......
2023-06-27
图5-37加入缓冲阻尼层的缩比弹模型分别计算研究了有机玻璃、聚四氟乙烯、酚醛树脂和尼龙6 作为缓冲材料对装药的保护作用。本节研究表明,缓冲材料放置在装药头部之前,可以有效降低装药头部的轴向应力。......
2023-06-27
对比5.2 节结果,考察两种形状的装药头部对装药结构完整性的影响。图5-35装药头部轴向应力随时间的变化图5-36 所示为侵彻结束后装药的裂纹分布情况,裂纹区呈带状分布在装药的头部、中部和尾部。由此说明,改变装药的头部形状,将装药头部变为弧形,可以降低装药头部的轴向应力,缓解装药头部的损伤破坏,但不能有效降低装药整体的过载,也不能改善装药中部和尾部的裂纹扩展。......
2023-06-27
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。......
2023-06-27
由此说明,改进装药与弹体之间的连接方式,增大装药与弹体之间的摩擦可以在一定程度上减小装药的损伤断裂,但是摩擦系数过大又会增大装药侧面的损伤程度。......
2023-06-27
图5-22 所示为不同速度下弹体和装药的平均过载变化曲线。图5-23 所示为不同着靶速度下对装药最终裂纹分布的影响,弹体着靶速度为400 m/s 时,装药基本没有出现裂纹损伤区,单元最大裂纹宽度为0.14 mm,说明较低的着靶速度几乎不会使内部装药产生损伤。随着弹体着靶速度的增加,装药裂纹区域扩大,损伤度增加,尾部装药更容易受拉伸波作用产生横向裂纹。着靶速度为700 m/s 和800 m/s 时装药的损伤度分别为1.84%和2.05%。......
2023-06-27
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2023-08-26
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