圆柱形钨破片撞击铝靶时的跳飞临界角

蓝肖颖 李向东 周兰伟 宫小泽 姚志军

蓝肖颖, 李向东, 周兰伟, 宫小泽, 姚志军. 圆柱形钨破片撞击铝靶时的跳飞临界角[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(6): 1278-1285. doi: 10.11883/bzycj-2017-0210
引用本文: 蓝肖颖, 李向东, 周兰伟, 宫小泽, 姚志军. 圆柱形钨破片撞击铝靶时的跳飞临界角[J]. 爆炸与冲击, 2018, 38(6): 1278-1285. doi: 10.11883/bzycj-2017-0210
LAN Xiaoying, LI Xiangdong, ZHOU Lanwei, GONG Xiaoze, YAO Zhijun. Critical ricochet angle of cylindrical tungsten fragment impacting aluminum target[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(6): 1278-1285. doi: 10.11883/bzycj-2017-0210
Citation: LAN Xiaoying, LI Xiangdong, ZHOU Lanwei, GONG Xiaoze, YAO Zhijun. Critical ricochet angle of cylindrical tungsten fragment impacting aluminum target[J]. Explosion And Shock Waves, 2018, 38(6): 1278-1285. doi: 10.11883/bzycj-2017-0210

圆柱形钨破片撞击铝靶时的跳飞临界角

doi: 10.11883/bzycj-2017-0210
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目 11572159

详细信息
    作者简介:

    蓝肖颖(1993-), 女, 硕士

    通讯作者:

    李向东, lixiangd@njust.edu.cn

  • 中图分类号: O385;TJ410

Critical ricochet angle of cylindrical tungsten fragment impacting aluminum target

  • 摘要: 采用理论计算、数值模拟与实验相结合的方法,研究了直径5.7 mm、长6.7 mm的圆柱形破片以800~1 200 m/s的速度撞击2~10 mm厚铝靶时的跳飞特性。建立了破片斜侵彻有限厚靶板的跳飞临界角理论模型,计算得到破片跳飞临界角与破片入射速度、靶板厚度的关系,并与模拟值、实验值对比,三者吻合较好。结果表明:破片撞靶速度相同时,随着靶板厚度的增加,破片的跳飞临界角减小。靶板厚度相同的情况下,在所计算的速度范围内,入射速度越大,破片跳飞临界角越大。速度在800~1 200 m/s时,破片撞击2 mm厚靶板的跳飞临界角为81°~81.25°;撞击4 mm厚靶板的跳飞临界角为72.5°~76.25°。
  • 图  1  破片撞击靶板跳飞过程示意图

    Figure  1.  Ricochet process of fragment impacting target plate

    图  2  破片斜侵彻有限厚靶板示意图

    Figure  2.  Fragment obliquely penetrating target of limited thickness

    图  3  入射角为77°时破片的侵彻过程

    Figure  3.  Process of fragments penetrating target at α0=77°

    图  4  入射角为78°时破片的侵彻过程

    Figure  4.  Process of fragments penetrating target at α0=78°

    图  5  破片剩余速度沿靶板法线方向的分量随时间的变化

    Figure  5.  vy-t curves of normal velocity

    图  6  破片轴线与靶板平面的夹角随时间的变化

    Figure  6.  Variation of angle between fragment axis and target with time

    图  7  破片跳飞临界角与入射速度、靶板厚度的关系

    Figure  7.  Relation of critical ricochet angle with incident speed and target thickness

    图  8  实验系统的组成

    Figure  8.  Experiment system

    图  9  实验现场布置照片

    Figure  9.  Experiment setup

    图  10  高速摄影记录的实验过程

    Figure  10.  Experiment process recorded by high speed camera

    图  11  实验及模拟靶板切口对比图

    Figure  11.  Experimental and simulated target craters

    图  12  理论计算值、实验值、模拟值的对比

    Figure  12.  Comparison of calculated, experimental, and simulated results

    表  1  计算得到的破片侵彻靶板跳飞临界角

    Table  1.   Calculated results of critical ricochets of penetrators impacting targets

    靶板厚度/mm αcr/(°)
    800 m/s 1 000 m/s 1 200 m/s
    2 81 82 83
    4 75 77 78
    6 70 72 74
    8 69 71 73
    10 68 70 72
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    表  2  Johnson-Cook材料参数

    Table  2.   Johnson-Cook material parameters

    材料 ρ/(g·cm-3) E/GPa μ A/MPa B/MPa C n m Tm/K Tr/K
    18.3 350 0.28 1 806 177 0.016 0.12 1.0 1 450 294
    2A12 T4铝 2.797 69.6 0.33 265 426 0.015 0.34 1.0 775.5 294
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    表  3  破片撞击靶板实验结果

    Table  3.   Experimental results of fragment impacting target

    靶板厚度/mm 入射角/(°) 入射速度/(m·s-1) 是否跳飞
    2 80.0 812
    2 80.0 980
    2 82.0 822
    2 82.5 997
    2 82.5 1 015
    2 82.5 1 042
    2 85.0 1 059
    2 80.0 1 064
    4 70.0 862
    4 72.5 907
    4 73.8 833
    4 73.8 921
    4 75.0 868
    4 75.0 1 060
    4 77.5 970
    4 77.5 1 053
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    表  4  破片撞击靶板跳飞临界角对比

    Table  4.   Results of critical ricochets of fragment impacting target

    靶板厚度/mm 2 2 2 4 4 4
    入射速度/(m·s-1) 800~900 900~1 000 1 000~1 100 800~900 900~1 000 1 000~1 100
    跳飞角度/(°) 81.00 81.25 81.25 72.5 76.25 76.25
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-16
  • 修回日期:  2017-08-09
  • 刊出日期:  2018-11-25

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