緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究

研究背景

        動(dòng)能深侵徹彈在侵徹過程中提前起爆的現(xiàn)象頻頻發(fā)生。提前起爆的原因多是因?yàn)樗幹诟咚僮矒舻倪^程中由于高過載和應(yīng)力集中,局部達(dá)到炸藥的感度而發(fā)生爆轟。炸藥是否提前起爆的一個(gè)關(guān)鍵因素是裝藥本身在力學(xué)和熱力學(xué)耦合作用下是否形成足夠的熱點(diǎn)。其中藥柱對(duì)沖擊載荷的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)是影響熱點(diǎn)形成的最重要因素。

有限元模型

緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究的圖1

     模型:軸對(duì)稱平面模型

     單元數(shù)目:44122

     最小單元特征長(zhǎng)度:1mm

     彈體初始速度:     800m/s

     物理計(jì)算時(shí)間:    3000μs

     結(jié)果提取時(shí)間間隔:1 μs

     K文件單位制:      cm-g- μs-K

3  材料本構(gòu)及參數(shù)

                                                             緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究的圖2

緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究的圖3


有限元計(jì)算結(jié)果分析

4.1侵測(cè)損傷云圖

緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究的圖4

                    

4.2緩沖內(nèi)襯對(duì)藥柱動(dòng)力學(xué)響應(yīng)或者安定性進(jìn)行評(píng)

        通過更多的目標(biāo)對(duì)象(節(jié)點(diǎn)過載加速度、靜水壓力、軸向應(yīng)力和等效應(yīng)力(Mises應(yīng)力)對(duì)緩沖內(nèi)襯對(duì)藥柱動(dòng)力學(xué)響應(yīng)或者安定性進(jìn)行評(píng)估。

緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究的圖5

緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究的圖6

分析:

        緩沖材料的加入,能夠有效的改善侵徹時(shí)藥柱的動(dòng)力學(xué)環(huán)境,使得多項(xiàng)載荷均出現(xiàn)不同程度的下降,這對(duì)于保護(hù)彈藥材料是十分有益。緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究的圖7

 

4.3 緩沖內(nèi)襯粘性和模量對(duì)裝藥過載的影響程度討論

     (1)無緩沖內(nèi)襯

     (2)彈性緩沖內(nèi)襯,內(nèi)襯部分采用*Mat-elastic替代*Mat-viscoelastic

     (3)粘彈性緩沖內(nèi)襯

緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究的圖8

緩沖內(nèi)襯對(duì)動(dòng)能深侵徹彈藥柱安定性影響的數(shù)值研究的圖9

分析:

       由圖4.3(a)可知粘彈性緩沖內(nèi)襯層的施加,可以明顯降低藥柱的加速度過載水平。從圖4.3(b)可知彈性緩沖內(nèi)襯層,在一定程度上降低了藥柱的加速度過載水平,但是通過緩沖內(nèi)襯低模量降低瞬時(shí)沖擊壓力p=ρCv的效果有限。對(duì)比圖4.3(a) (b) (c)可知緩沖內(nèi)襯的粘性是抑制過載水平的主要因素.

5 總結(jié)

      (1)緩沖材料的加入,能夠有效的改善侵徹時(shí)藥柱的動(dòng)力學(xué)環(huán)境,使得多項(xiàng)載荷均出現(xiàn)不同程度的下降,這對(duì)于保護(hù)彈藥材料是十分有用處的。

     (2)緩沖材料的低模量在一定程度上降低了藥柱的加速度過載水平,但是通過緩沖內(nèi)襯低模量屬性降低瞬時(shí)沖擊壓力p=ρCv的效果有限,緩沖內(nèi)襯的粘性是抑制過載水平的主要因素。

6 損傷動(dòng)態(tài)過程

 d3plot_001.gif

 

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