2023年 43卷 第9期
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2023, 43(9): 091401.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0189
摘要:
无序合金是一种新型金属材料，突破了传统的合金设计理念，表现出不同于传统合金的优异力学性能、冲击释能及剪切自锐特性，在高温、高压、高应变率等环境具有良好的应用前景。分析活性无序合金的冲击释能特性对其应用于军事领域有着重要的指导作用，能为弹药战斗部的设计提供参考。本文阐述了静动态力学实验中典型无序合金的反应释能现象；总结了撞击速度与活性无序合金释能超压、释能效率之间的关系；讨论了撞击速度、材料破碎程度及靶标特征等因素对活性无序合金释能机理的影响；归纳了制备工艺及元素类型对活性无序合金释能特性的调控效果。进一步，本文梳理了活性无序合金在破片、穿甲弹芯和聚能装药战斗部三个方向的应用研究进展，分析了活性无序合金毁伤元的侵彻行为和作用机制。最后，针对活性无序合金材料未来的发展趋势和需求进行了展望。
无序合金是一种新型金属材料，突破了传统的合金设计理念，表现出不同于传统合金的优异力学性能、冲击释能及剪切自锐特性，在高温、高压、高应变率等环境具有良好的应用前景。分析活性无序合金的冲击释能特性对其应用于军事领域有着重要的指导作用，能为弹药战斗部的设计提供参考。本文阐述了静动态力学实验中典型无序合金的反应释能现象；总结了撞击速度与活性无序合金释能超压、释能效率之间的关系；讨论了撞击速度、材料破碎程度及靶标特征等因素对活性无序合金释能机理的影响；归纳了制备工艺及元素类型对活性无序合金释能特性的调控效果。进一步，本文梳理了活性无序合金在破片、穿甲弹芯和聚能装药战斗部三个方向的应用研究进展，分析了活性无序合金毁伤元的侵彻行为和作用机制。最后，针对活性无序合金材料未来的发展趋势和需求进行了展望。
2023, 43(9): 091402.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0512
摘要:
为了进一步研究弹体侵彻混凝土靶的开坑作用过程，基于开坑破坏过程分析对开坑阶段进行划分，结合弹体头部形状函数、Z模型流线场分布以及法向膨胀理论，建立考虑混凝土飞溅过程影响的开坑阻力计算模型，并运用文献中试验数据验证模型的可靠性。在此基础上，进一步分析了典型弹靶参数对弹体侵彻混凝土靶动态开坑作用过程的影响规律。研究结果表明：弹体开坑飞溅区范围随弹体头部形状系数和混凝土强度的增大而减小；飞溅区范围达到稳定的时间和动态开坑作用时间随初速和混凝土强度的增大而缩短，随弹体头部形状系数的增大而增大；相较于弹体头部形状系数和混凝土强度，初始撞击速度对动态开坑作用过程的影响更显著。
为了进一步研究弹体侵彻混凝土靶的开坑作用过程，基于开坑破坏过程分析对开坑阶段进行划分，结合弹体头部形状函数、Z模型流线场分布以及法向膨胀理论，建立考虑混凝土飞溅过程影响的开坑阻力计算模型，并运用文献中试验数据验证模型的可靠性。在此基础上，进一步分析了典型弹靶参数对弹体侵彻混凝土靶动态开坑作用过程的影响规律。研究结果表明：弹体开坑飞溅区范围随弹体头部形状系数和混凝土强度的增大而减小；飞溅区范围达到稳定的时间和动态开坑作用时间随初速和混凝土强度的增大而缩短，随弹体头部形状系数的增大而增大；相较于弹体头部形状系数和混凝土强度，初始撞击速度对动态开坑作用过程的影响更显著。
2023, 43(9): 091403.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0511
摘要:
针对毁伤与防护领域对深层超硬目标理论研究及工程应用的迫切需求，引入改进的Ottosen屈服条件，对混凝土空腔膨胀过程中的响应分区和边界条件进行优化，求解空腔膨胀的全过程，分析不同强度混凝土响应分区的变化规律；根据空腔边界应力和空腔膨胀速度的关系，建立了弹体侵彻深度计算模型，对弹体侵彻不同强度混凝土工况进行了对比计算，并深入分析了靶体强度对侵彻深度影响的机理。通过与实验数据进行对比发现，改进的空腔膨胀理论对于普通混凝土和高强混凝土均有很好的适用性，可准确计算径向应力与空腔边界速度关系以及侵彻深度。研究结果显示，高强混凝土的弹塑性开裂区范围更大，密实区范围更小，表明了高强混凝土脆性大，材质密实的特点，引入塑性开裂区可以更好地反应侵彻过程中高强混凝土压实时对应速度更高的现象；随着混凝土强度的提高，其屈服包络面变化越来越小，因此混凝土的空腔边界应力增大但变化程度越来越小，导致弹体侵彻深度随速度增加的增量变小。
针对毁伤与防护领域对深层超硬目标理论研究及工程应用的迫切需求，引入改进的Ottosen屈服条件，对混凝土空腔膨胀过程中的响应分区和边界条件进行优化，求解空腔膨胀的全过程，分析不同强度混凝土响应分区的变化规律；根据空腔边界应力和空腔膨胀速度的关系，建立了弹体侵彻深度计算模型，对弹体侵彻不同强度混凝土工况进行了对比计算，并深入分析了靶体强度对侵彻深度影响的机理。通过与实验数据进行对比发现，改进的空腔膨胀理论对于普通混凝土和高强混凝土均有很好的适用性，可准确计算径向应力与空腔边界速度关系以及侵彻深度。研究结果显示，高强混凝土的弹塑性开裂区范围更大，密实区范围更小，表明了高强混凝土脆性大，材质密实的特点，引入塑性开裂区可以更好地反应侵彻过程中高强混凝土压实时对应速度更高的现象；随着混凝土强度的提高，其屈服包络面变化越来越小，因此混凝土的空腔边界应力增大但变化程度越来越小，导致弹体侵彻深度随速度增加的增量变小。
2023, 43(9): 091404.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0068
摘要:
钻地弹是打击地下工事的利器，弹道偏转是降低钻地弹侵彻效率的重要原因之一，弹道偏转的本质原因是弹体偏转，亟需快速且精确地预测多侵彻姿态下弹体的侵深与偏转角度。基于微分面力法，将计及有限大靶所有自由面影响的靶体响应力函数加载在弹体表面，快速模拟了弹体的运动和变形。靶体响应力函数和数值计算模型通过了试验校核。利用刚性弹与可变形弹的运动和变形的对比，剥离并分析了结构变形对弹体偏转的影响。分析显示，结构变形是可变形弹偏转的驱动源之一，其可改变弹体外力矩，并影响弹体瞬时偏转速度。相同条件下，可变形弹偏转角度大于刚性弹。随着弹体长径比减小、着靶速度降低及侵彻斜角增大，刚性弹偏转角度增大；而随着弹体长径比增大、侵彻斜角增大及弹体壁厚减小，可变形弹偏转角度增大。着靶速度对可变形弹偏转角度的影响不单调。当着靶速度不高于800 m/s、侵彻斜角不小于20°时，着靶速度越高、侵彻斜角越大、弹体长径比越大、壁厚越小，则结构变形对弹体偏转的贡献越大。为此，建议选择可变形弹分析非理想侵彻弹体的运动和变形，以提高分析精度与合理性。
钻地弹是打击地下工事的利器，弹道偏转是降低钻地弹侵彻效率的重要原因之一，弹道偏转的本质原因是弹体偏转，亟需快速且精确地预测多侵彻姿态下弹体的侵深与偏转角度。基于微分面力法，将计及有限大靶所有自由面影响的靶体响应力函数加载在弹体表面，快速模拟了弹体的运动和变形。靶体响应力函数和数值计算模型通过了试验校核。利用刚性弹与可变形弹的运动和变形的对比，剥离并分析了结构变形对弹体偏转的影响。分析显示，结构变形是可变形弹偏转的驱动源之一，其可改变弹体外力矩，并影响弹体瞬时偏转速度。相同条件下，可变形弹偏转角度大于刚性弹。随着弹体长径比减小、着靶速度降低及侵彻斜角增大，刚性弹偏转角度增大；而随着弹体长径比增大、侵彻斜角增大及弹体壁厚减小，可变形弹偏转角度增大。着靶速度对可变形弹偏转角度的影响不单调。当着靶速度不高于800 m/s、侵彻斜角不小于20°时，着靶速度越高、侵彻斜角越大、弹体长径比越大、壁厚越小，则结构变形对弹体偏转的贡献越大。为此，建议选择可变形弹分析非理想侵彻弹体的运动和变形，以提高分析精度与合理性。
2023, 43(9): 091405.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0513
摘要:
为了探究弹体在侵彻超高性能混凝土过程中弹体出现的反弹现象，基于空腔膨胀理论，分析了弹体从侵彻到反弹全过程的受力情况；分别以一维弹性杆弹性势能模型和一维应力波模型为理论基础，推导得到两种反弹速度的解析解，分析了影响反弹速度的物理量；通过数值模拟复现了弹体反弹现象，验证了理论模型的合理性，数值计算结果和两种解析解吻合良好。研究表明：侵彻阻力使弹体积累变形势能，侵彻结束后变形势能释放造成弹体反弹；反弹初速与着靶速度无关，与靶体材料的屈服强度和弹头形状系数等成正比，与弹体弹性模量和密度成反比。
为了探究弹体在侵彻超高性能混凝土过程中弹体出现的反弹现象，基于空腔膨胀理论，分析了弹体从侵彻到反弹全过程的受力情况；分别以一维弹性杆弹性势能模型和一维应力波模型为理论基础，推导得到两种反弹速度的解析解，分析了影响反弹速度的物理量；通过数值模拟复现了弹体反弹现象，验证了理论模型的合理性，数值计算结果和两种解析解吻合良好。研究表明：侵彻阻力使弹体积累变形势能，侵彻结束后变形势能释放造成弹体反弹；反弹初速与着靶速度无关，与靶体材料的屈服强度和弹头形状系数等成正比，与弹体弹性模量和密度成反比。
2023, 43(9): 091406.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0074
摘要:
随着高超声速武器系统的发展，具有更大空间利用率的异型截面弹体开始受到广泛关注，异型弹体的高速穿甲特性及毁伤机理是当前亟需解决的关键问题。基于典型反舰战斗部的截锥形头部结构及椭圆截面弹体外形，通过数值仿真方法研究了椭圆截面截锥弹体高速正贯穿金属薄板的阻力特性及薄板损伤机理，将弹体载荷分为剪切冲塞和延性扩孔阻力两部分，结合数值仿真结果提出了适用于椭圆截面平头弹、尖卵形弹的高速穿甲阻力函数及剩余速度解析模型，采用微分面力法和刚体动力学相结合的方法构建了椭圆弹正穿甲模型，并通过数值仿真结果验证了理论模型的有效性。结果表明：椭圆截面截锥弹体正贯穿金属薄板的过程分为载荷作用的头部侵入阶段和无载荷作用的弹身贯穿阶段，头部侵入阶段弹体对薄板的破坏模式分解为截锥平台造成的剪切冲塞和头部弧面的延性扩孔；高速冲击条件下椭圆截面尖卵形弹/平头弹对薄板的损伤与低速冲击时不同，尖卵形弹体贯穿薄板时发生延性扩孔破坏，薄板受平头弹高速冲击时出现剪切冲塞-延性扩孔相耦合的破坏模式；椭圆截面弹体正穿甲过程中所受阻力与截面积相等的圆截面弹体相同，区别在于椭圆截面弹体非对称结构外形导致载荷非均匀分布。
随着高超声速武器系统的发展，具有更大空间利用率的异型截面弹体开始受到广泛关注，异型弹体的高速穿甲特性及毁伤机理是当前亟需解决的关键问题。基于典型反舰战斗部的截锥形头部结构及椭圆截面弹体外形，通过数值仿真方法研究了椭圆截面截锥弹体高速正贯穿金属薄板的阻力特性及薄板损伤机理，将弹体载荷分为剪切冲塞和延性扩孔阻力两部分，结合数值仿真结果提出了适用于椭圆截面平头弹、尖卵形弹的高速穿甲阻力函数及剩余速度解析模型，采用微分面力法和刚体动力学相结合的方法构建了椭圆弹正穿甲模型，并通过数值仿真结果验证了理论模型的有效性。结果表明：椭圆截面截锥弹体正贯穿金属薄板的过程分为载荷作用的头部侵入阶段和无载荷作用的弹身贯穿阶段，头部侵入阶段弹体对薄板的破坏模式分解为截锥平台造成的剪切冲塞和头部弧面的延性扩孔；高速冲击条件下椭圆截面尖卵形弹/平头弹对薄板的损伤与低速冲击时不同，尖卵形弹体贯穿薄板时发生延性扩孔破坏，薄板受平头弹高速冲击时出现剪切冲塞-延性扩孔相耦合的破坏模式；椭圆截面弹体正穿甲过程中所受阻力与截面积相等的圆截面弹体相同，区别在于椭圆截面弹体非对称结构外形导致载荷非均匀分布。
2023, 43(9): 091407.
doi: 10.11883/bzycj-2022-0571
摘要:
为深入认识构型弹体非正侵彻多层间隔靶板的弹道偏转规律，结合数值模拟和理论分析，研究了构型弹体在不同撞击姿态下侵彻多层间隔钢靶的弹道特性，其中引入弹体侧向接触力和侧向偏转力矩等参量，着重分析撞击着角和攻角对弹道特性的影响规律。结果表明：构型弹体非正侵彻过程中，在纵向发生阶梯式速度衰减，但变化较小；同时，由于穿靶过程中受到侧向接触力及其偏转力矩的作用，在侧向产生显著弹道偏转。撞击着角决定弹体所受外载荷的非对称程度，着角越大，弹体偏转越严重；撞击攻角则主要影响弹肩穿靶时的径向速度和弹尾穿靶时的触靶位置，二者共同影响弹道轨迹，因而存在使弹体偏转程度发生转折的临界攻角。相比于侵彻单层靶，构型弹体非正侵彻多层间隔靶板的显著特点为弹道偏转存在累积效应，且侵彻前一靶板的弹道偏转情况显著影响到侵彻后一靶板时的弹靶作用特征，进而导致弹道偏转与弹靶接触力互相耦合。相关研究对预测构型弹体侵彻多层间隔靶板性能、优化弹体构型和撞击姿态等具有较好的指导价值。
为深入认识构型弹体非正侵彻多层间隔靶板的弹道偏转规律，结合数值模拟和理论分析，研究了构型弹体在不同撞击姿态下侵彻多层间隔钢靶的弹道特性，其中引入弹体侧向接触力和侧向偏转力矩等参量，着重分析撞击着角和攻角对弹道特性的影响规律。结果表明：构型弹体非正侵彻过程中，在纵向发生阶梯式速度衰减，但变化较小；同时，由于穿靶过程中受到侧向接触力及其偏转力矩的作用，在侧向产生显著弹道偏转。撞击着角决定弹体所受外载荷的非对称程度，着角越大，弹体偏转越严重；撞击攻角则主要影响弹肩穿靶时的径向速度和弹尾穿靶时的触靶位置，二者共同影响弹道轨迹，因而存在使弹体偏转程度发生转折的临界攻角。相比于侵彻单层靶，构型弹体非正侵彻多层间隔靶板的显著特点为弹道偏转存在累积效应，且侵彻前一靶板的弹道偏转情况显著影响到侵彻后一靶板时的弹靶作用特征，进而导致弹道偏转与弹靶接触力互相耦合。相关研究对预测构型弹体侵彻多层间隔靶板性能、优化弹体构型和撞击姿态等具有较好的指导价值。
2023, 43(9): 091408.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0017
摘要:
为探究弹体斜侵彻多层钢板的结构响应及失效规律，开展了圆形、椭圆和非对称椭圆三种截面弹体对双层钢板的斜侵彻试验，获得了不同弹体的弹道特性和结构失效情况。在此基础上，采用有限元软件对弹体斜侵彻过程的弹道特性、动态载荷以及结构响应进行了数值分析。基于空间自由梁理论和弹体动态载荷，给出了侵彻过程中弹体轴力和弯矩的分布规律，建立了弹体结构强度与失效分析方法。结果表明，弹体以正着角水平侵彻多层钢板时，存在一个临界攻角；当攻角小于临界值时，侵彻过程中会出现弹体低头、弹道向下偏转的现象；当攻角大于临界值时，则出现弹体抬头、弹道向上偏转的现象；该临界攻角随着靶板厚度的减小而增大。对于强度高、韧性低的弹体，失效模式为脆性断裂，断裂位置距头部0.72～0.81倍弹长，弹身后部所受横向冲击载荷是造成弹体断裂的主要原因。建立的弹体结构响应模型可准确预测弹体断裂失效及发生位置。此外，在三种截面弹体中，非对称椭圆弹体的断裂位置更接近头部。
为探究弹体斜侵彻多层钢板的结构响应及失效规律，开展了圆形、椭圆和非对称椭圆三种截面弹体对双层钢板的斜侵彻试验，获得了不同弹体的弹道特性和结构失效情况。在此基础上，采用有限元软件对弹体斜侵彻过程的弹道特性、动态载荷以及结构响应进行了数值分析。基于空间自由梁理论和弹体动态载荷，给出了侵彻过程中弹体轴力和弯矩的分布规律，建立了弹体结构强度与失效分析方法。结果表明，弹体以正着角水平侵彻多层钢板时，存在一个临界攻角；当攻角小于临界值时，侵彻过程中会出现弹体低头、弹道向下偏转的现象；当攻角大于临界值时，则出现弹体抬头、弹道向上偏转的现象；该临界攻角随着靶板厚度的减小而增大。对于强度高、韧性低的弹体，失效模式为脆性断裂，断裂位置距头部0.72～0.81倍弹长，弹身后部所受横向冲击载荷是造成弹体断裂的主要原因。建立的弹体结构响应模型可准确预测弹体断裂失效及发生位置。此外，在三种截面弹体中，非对称椭圆弹体的断裂位置更接近头部。
2023, 43(9): 091409.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0132
摘要:
为研究截面形状和头部曲径比对椭圆截面弹体侵彻性能的影响，开展了圆锥和椭圆锥压头的静态压痕试验，获得了不同截面压头缓慢贯入材料时的力-位移曲线。随后，基于30 mm弹道炮平台，开展了3种不同椭圆截面弹体在400~800 m/s撞击速度范围内正侵彻2A12厚铝靶试验，获得了靶体的破坏形貌及弹体侵彻深度。基于空腔膨胀模型及阻力函数修正系数，建立了椭圆截面弹体侵彻金属厚靶侵彻动力学模型，结合试验结果验证了模型的有效性，并系统分析了弹体截面形状和头部曲径比对侵彻性能的影响。研究结果表明，与圆锥压头相比，具有相同截面面积的椭圆锥压头贯入材料时阻力更大，当压头的截面长短轴比从1.00增大至2.00时，贯入阻力增大10.1%。当弹体截面面积相当，且各横截面保持长短轴比不变时，椭圆截面弹体的长短轴比越大，其侵彻性能越差；椭圆截面弹体侵彻性能随着截面长短轴比的增大和头部曲径比的减小而降低。
为研究截面形状和头部曲径比对椭圆截面弹体侵彻性能的影响，开展了圆锥和椭圆锥压头的静态压痕试验，获得了不同截面压头缓慢贯入材料时的力-位移曲线。随后，基于30 mm弹道炮平台，开展了3种不同椭圆截面弹体在400~800 m/s撞击速度范围内正侵彻2A12厚铝靶试验，获得了靶体的破坏形貌及弹体侵彻深度。基于空腔膨胀模型及阻力函数修正系数，建立了椭圆截面弹体侵彻金属厚靶侵彻动力学模型，结合试验结果验证了模型的有效性，并系统分析了弹体截面形状和头部曲径比对侵彻性能的影响。研究结果表明，与圆锥压头相比，具有相同截面面积的椭圆锥压头贯入材料时阻力更大，当压头的截面长短轴比从1.00增大至2.00时，贯入阻力增大10.1%。当弹体截面面积相当，且各横截面保持长短轴比不变时，椭圆截面弹体的长短轴比越大，其侵彻性能越差；椭圆截面弹体侵彻性能随着截面长短轴比的增大和头部曲径比的减小而降低。
2023, 43(9): 091410.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0016
摘要:
为研究超高强度钢靶抗大质量钨合金动能块的侵彻性能及破坏特性，基于弹道炮开展了215 g圆柱形钨合金动能块高速侵彻半无限超高强度G50钢靶和低强度45钢靶试验，获得了不同速度侵彻下两种钢靶的侵彻深度和成坑体积。试验表明，不同于低强度钢靶的近似圆柱体成坑特性，钨合金动能块侵彻超高强度钢靶时，在靶板内形成了类锥形弹坑，成坑侧面和坑底均有拉伸崩落裂纹；分析了超高强度钢靶的侵彻破坏特性，指出侵彻过程中钨合金动能块局部破碎引起靶板内的卸载拉伸剥落和动能块的侵彻锐化行为联合导致了类锥体弹坑的形成。通过数值模拟验证了超高强度钢靶的高速侵彻破坏机制。
为研究超高强度钢靶抗大质量钨合金动能块的侵彻性能及破坏特性，基于弹道炮开展了215 g圆柱形钨合金动能块高速侵彻半无限超高强度G50钢靶和低强度45钢靶试验，获得了不同速度侵彻下两种钢靶的侵彻深度和成坑体积。试验表明，不同于低强度钢靶的近似圆柱体成坑特性，钨合金动能块侵彻超高强度钢靶时，在靶板内形成了类锥形弹坑，成坑侧面和坑底均有拉伸崩落裂纹；分析了超高强度钢靶的侵彻破坏特性，指出侵彻过程中钨合金动能块局部破碎引起靶板内的卸载拉伸剥落和动能块的侵彻锐化行为联合导致了类锥体弹坑的形成。通过数值模拟验证了超高强度钢靶的高速侵彻破坏机制。
2023, 43(9): 091411.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0133
摘要:
以碳化硼陶瓷作为前置抗弹面板，以碳纤维T300、UHMWPE和Kevlar高性能纤维板的不同组合作为其复合背板，利用12.7 mm穿甲燃烧弹对不同结构的陶瓷/复合背板进行弹道冲击实验，通过回收破碎的弹体与陶瓷碎块，进行多级筛分称重，分析不同背板对应的陶瓷复合装甲的碎块分布规律与抗弹性能。研究表明：在陶瓷与纤维背板之间添加一层碳纤维板可以显著改善复合装甲的抗弹刚度梯度，提高整个抗弹靶板的结构刚度，进而改善弹体与整个面板之间的应力波传播形式，延长陶瓷锥体形成后与陶瓷面板脱离的时间和应力波在整个陶瓷面板内传播的作用时间，从而降低陶瓷面板内部拉伸波造成的拉伸断裂，延长弹体的驻留现象。利用Rosin-Rammler分布模型对陶瓷与弹体的碎块形式进行表征，结果表明：分别将一半厚度的UHMWPE纤维板和Kevlar纤维板替换为碳纤维背板，其陶瓷面板的半锥角分别增大了2.05%和4.20%，碎裂区整体平均特征尺寸分别下降了16.92%和42.96%；加入高抗弯强度的碳纤维作为复合装甲的中间过渡层后，背板的破坏形式改变，充分利用了纤维背板的高抗拉强度，从而提高整体复合装甲的抗弹性能。
以碳化硼陶瓷作为前置抗弹面板，以碳纤维T300、UHMWPE和Kevlar高性能纤维板的不同组合作为其复合背板，利用12.7 mm穿甲燃烧弹对不同结构的陶瓷/复合背板进行弹道冲击实验，通过回收破碎的弹体与陶瓷碎块，进行多级筛分称重，分析不同背板对应的陶瓷复合装甲的碎块分布规律与抗弹性能。研究表明：在陶瓷与纤维背板之间添加一层碳纤维板可以显著改善复合装甲的抗弹刚度梯度，提高整个抗弹靶板的结构刚度，进而改善弹体与整个面板之间的应力波传播形式，延长陶瓷锥体形成后与陶瓷面板脱离的时间和应力波在整个陶瓷面板内传播的作用时间，从而降低陶瓷面板内部拉伸波造成的拉伸断裂，延长弹体的驻留现象。利用Rosin-Rammler分布模型对陶瓷与弹体的碎块形式进行表征，结果表明：分别将一半厚度的UHMWPE纤维板和Kevlar纤维板替换为碳纤维背板，其陶瓷面板的半锥角分别增大了2.05%和4.20%，碎裂区整体平均特征尺寸分别下降了16.92%和42.96%；加入高抗弯强度的碳纤维作为复合装甲的中间过渡层后，背板的破坏形式改变，充分利用了纤维背板的高抗拉强度，从而提高整体复合装甲的抗弹性能。
2023, 43(9): 091412.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0135
摘要:
为研究椭圆截面战斗部爆轰驱动下壳体破片的形成机制和毁伤特性，设计了5种装药质量和壳体质量比相同而短长轴比不同的战斗部，开展了静爆威力试验，获得了椭圆截面战斗部破片径向速度分布规律，并结合细观观测方法分析了爆轰驱动下壳体断裂过程及破片损伤特性，通过测量破片对Q235钢板的侵彻开坑参数，量化了椭圆截面战斗部破片的侵彻毁伤能力。研究结果表明：椭圆截面战斗部破片速度由短轴至长轴方向呈对数趋势增长，相较于圆形截面战斗部存在明显的速度增益，短长轴比为0.40时，增益达到83%；靠近长轴处，由于壳体受到滑移爆轰为主导的驱动作用，壳体内部环向拉应力导致破片内表面出现拉伸裂纹，随着短长轴比增大，破片表面裂纹逐渐消失，而在战斗部短轴处，散心爆轰占据主导地位，壳体主要受到径向压应力作用，并未出现裂纹损伤；受端面稀疏波影响，战斗部轴向最大毁伤威力出现在距离非起爆端1/4处，而在战斗部径向方向，短长轴比为0.40时，短轴毁伤威力达到长轴的1.83倍，且该差异随着短长轴比增大逐渐减小。
为研究椭圆截面战斗部爆轰驱动下壳体破片的形成机制和毁伤特性，设计了5种装药质量和壳体质量比相同而短长轴比不同的战斗部，开展了静爆威力试验，获得了椭圆截面战斗部破片径向速度分布规律，并结合细观观测方法分析了爆轰驱动下壳体断裂过程及破片损伤特性，通过测量破片对Q235钢板的侵彻开坑参数，量化了椭圆截面战斗部破片的侵彻毁伤能力。研究结果表明：椭圆截面战斗部破片速度由短轴至长轴方向呈对数趋势增长，相较于圆形截面战斗部存在明显的速度增益，短长轴比为0.40时，增益达到83%；靠近长轴处，由于壳体受到滑移爆轰为主导的驱动作用，壳体内部环向拉应力导致破片内表面出现拉伸裂纹，随着短长轴比增大，破片表面裂纹逐渐消失，而在战斗部短轴处，散心爆轰占据主导地位，壳体主要受到径向压应力作用，并未出现裂纹损伤；受端面稀疏波影响，战斗部轴向最大毁伤威力出现在距离非起爆端1/4处，而在战斗部径向方向，短长轴比为0.40时，短轴毁伤威力达到长轴的1.83倍，且该差异随着短长轴比增大逐渐减小。
2023, 43(9): 091413.
doi: 10.11883/bzycj-2023-0072
摘要:
为加深水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构动态响应行为认识，设计典型圆柱壳结构模型，开展了水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构动态响应光电联合测试，获得了冲击波、气泡与圆柱壳结构相互作用高速光学物理图像、动态应变、超压载荷、毁伤模式等试验数据。通过高速光学物理图像和三维激光扫描毁伤形态的分析，给出了冲击波、气泡与圆柱壳结构相互作用物理过程及最终毁伤模式；通过动态应变的分析，给出了圆柱壳结构迎爆面和背爆面在加载过程中应变拉伸压缩转变和响应阶段的划分；通过超压载荷的分析，明确了装药爆轰完全性以及接触爆炸加载下结构吸能对超压的影响。研究表明：爆距的变化会显著影响圆柱壳结构的毁伤形态，近距加载下圆柱壳结构主要呈现塑性大变形，接触加载下圆柱壳结构主要呈现撕裂破坏；近距加载下圆柱壳结构迎爆面空化区的形成及溃灭形成的二次加载毁伤效应不容忽视，值得深入研究；研究成果可为水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构毁伤评估提供参考和依据。
为加深水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构动态响应行为认识，设计典型圆柱壳结构模型，开展了水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构动态响应光电联合测试，获得了冲击波、气泡与圆柱壳结构相互作用高速光学物理图像、动态应变、超压载荷、毁伤模式等试验数据。通过高速光学物理图像和三维激光扫描毁伤形态的分析，给出了冲击波、气泡与圆柱壳结构相互作用物理过程及最终毁伤模式；通过动态应变的分析，给出了圆柱壳结构迎爆面和背爆面在加载过程中应变拉伸压缩转变和响应阶段的划分；通过超压载荷的分析，明确了装药爆轰完全性以及接触爆炸加载下结构吸能对超压的影响。研究表明：爆距的变化会显著影响圆柱壳结构的毁伤形态，近距加载下圆柱壳结构主要呈现塑性大变形，接触加载下圆柱壳结构主要呈现撕裂破坏；近距加载下圆柱壳结构迎爆面空化区的形成及溃灭形成的二次加载毁伤效应不容忽视，值得深入研究；研究成果可为水下近距/接触爆炸加载下圆柱壳结构毁伤评估提供参考和依据。
2023, 43(9): 091414.
doi: 10.11883/bzycj/2022-0477
摘要:
为了验证聚醚醚酮（polyether ether ketone， PEEK）作为低附带毁伤战斗部壳体材料的可行性，设计了等厚度聚醚醚酮壳体和2A12铝制壳体作为爆破战斗部外壳。通过静爆威力对比试验，并结合峰值超压测试及高速摄影技术，对超压、比冲量及破片情况进行综合分析。试验结果表明，相同壳体厚度的聚醚醚酮壳体战斗部较2A12铝壳体战斗部质量减轻了一半以上，对人员超压毁伤半径几乎一致，聚醚醚酮壳体战斗部爆轰能量更多转化为冲击波能，且随着比例距离增加，比冲量高于2A12铝；聚醚醚酮壳体在爆炸载荷作用下破碎形成小破片，试验后仅回收到一枚边缘烧蚀的破片。可认为破片飞散时在爆轰产物高温高压作用下全部燃烧，聚醚醚酮壳体不产生杀伤破片，破片附带损伤小。战斗部壳体可采用聚醚醚酮材料，有效控制毁伤范围，满足城市作战中低附带毁伤效果需求。
为了验证聚醚醚酮（polyether ether ketone， PEEK）作为低附带毁伤战斗部壳体材料的可行性，设计了等厚度聚醚醚酮壳体和2A12铝制壳体作为爆破战斗部外壳。通过静爆威力对比试验，并结合峰值超压测试及高速摄影技术，对超压、比冲量及破片情况进行综合分析。试验结果表明，相同壳体厚度的聚醚醚酮壳体战斗部较2A12铝壳体战斗部质量减轻了一半以上，对人员超压毁伤半径几乎一致，聚醚醚酮壳体战斗部爆轰能量更多转化为冲击波能，且随着比例距离增加，比冲量高于2A12铝；聚醚醚酮壳体在爆炸载荷作用下破碎形成小破片，试验后仅回收到一枚边缘烧蚀的破片。可认为破片飞散时在爆轰产物高温高压作用下全部燃烧，聚醚醚酮壳体不产生杀伤破片，破片附带损伤小。战斗部壳体可采用聚醚醚酮材料，有效控制毁伤范围，满足城市作战中低附带毁伤效果需求。
