【摘要】：伴隨著新型防護(hù)技術(shù)的使用,使得現(xiàn)階段裝甲作戰(zhàn)車輛的抗打擊能力得到提升。這對(duì)現(xiàn)階段破甲戰(zhàn)斗部的毀傷威力提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)表明,將藥型罩材料的晶粒組織細(xì)化,可顯著改善射流的穩(wěn)定性,增加有效射流的長度,延緩射流的斷裂時(shí)間。通過劇烈塑性變形技術(shù)加工細(xì)晶材料,為純銅藥型罩的晶粒細(xì)化提供了有效途徑。目前,針對(duì)藥型罩加工所用細(xì)晶純銅材料而言,力學(xué)性能研究還不是很完善。因此開展藥型罩用細(xì)晶純銅材料在動(dòng)態(tài)載荷下的力學(xué)性能研究、及超高壓沖擊加載情況下的壓縮特性研究,具有十分重要的科研意義�？蔀榧�(xì)晶材料在破甲戰(zhàn)斗部領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論參考。本文將細(xì)晶藥型罩加工過程當(dāng)中,三種不同狀態(tài)的細(xì)晶純銅材料作為研究對(duì)象。從準(zhǔn)靜態(tài)拉伸、不同應(yīng)變率加載下的動(dòng)態(tài)拉伸、超高壓沖擊壓縮等方面,分析了三種材料的力學(xué)性能,并建立了細(xì)晶純銅材料的三項(xiàng)式物態(tài)方程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果,對(duì)細(xì)晶純銅的材料模型參數(shù)和狀態(tài)方程參數(shù)進(jìn)行了擬合。采用數(shù)值模擬的方法,對(duì)粗晶和細(xì)晶兩種材料藥型罩的射流形態(tài)、不同炸高下的侵徹威力進(jìn)行分析。最后通過靜破甲實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證仿真參數(shù)的正確性。研究得到的主要結(jié)論如下:(1)研究了三種細(xì)晶純銅材料的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸性能,ECAP8和ECAP8+CR之后的純銅屈服強(qiáng)度分別達(dá)到360MPa和400MPa,較粗晶的70MPa提升明顯。在動(dòng)態(tài)載荷加載下,ECAP8的屈服強(qiáng)度達(dá)到530MPa。隨著動(dòng)態(tài)加載應(yīng)變率的變化,ECAP8純銅表現(xiàn)為負(fù)應(yīng)變率效應(yīng),ECAP8+CR+Treated純銅則符合典型的正應(yīng)變率效應(yīng)。(2)采用二級(jí)輕氣炮作為加載,對(duì)細(xì)晶純銅材料在70-320GPa范圍內(nèi)的沖擊壓縮性能進(jìn)行測(cè)量,采用電探針技術(shù)測(cè)量了樣品當(dāng)中的沖擊波速D,利用阻抗匹配法得到了波后粒子速度 u,擬合得到 D=4.007(±0.06)+1.485(±0.02)u。根據(jù) Born-Oppenheimer 近似建立了細(xì)晶銅材料的三項(xiàng)式物態(tài)方程,并計(jì)算求解了細(xì)晶純銅的Gruneisen系數(shù)隨比體積變化的關(guān)系γ=2.07(V/V_0),相關(guān)的冷能冷壓方程參數(shù)Q=56.7GPa、q=9.905。(3)利用擬合得到的材料參數(shù),數(shù)值模擬分析了兩種材料對(duì)于射流斷裂時(shí)間、侵徹威力的影響。結(jié)果顯示,細(xì)晶藥型罩形成的射流斷裂時(shí)間更長,連續(xù)性更好。并且在不同炸高條件下,細(xì)晶純銅藥型罩的侵徹威力始終優(yōu)于粗晶純銅。(4)為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確,選取仿真最佳炸高160mm,進(jìn)行靜破甲對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,細(xì)晶藥型罩平均穿深280mm,仿真結(jié)果為267mm,二者誤差4.9%,證明了仿真結(jié)果的正確性。與實(shí)驗(yàn)炸高160mm粗晶藥型罩平均侵深244mm相比,增幅達(dá)14.7%。
【圖文】：

圖１．１藥型罩準(zhǔn)定常射流形成過程逡逑

應(yīng)變率范圍內(nèi)的性能研巧己經(jīng)不能夠滿足人們的需求。因此，材料在強(qiáng)動(dòng)載條件下的動(dòng)逡逑態(tài)力學(xué)性能研究越來越受到人們的重視，同時(shí)考慮到材料的動(dòng)態(tài)為學(xué)行為是多學(xué)科研究逡逑的交叉領(lǐng)域，其研究的重要性則更加凸?jié)�。了解材料的�?dòng)態(tài)響應(yīng)是非常重要的，如圖１．２逡逑所示：從民用領(lǐng)域到軍用領(lǐng)域，各行各業(yè)都涉及到不同應(yīng)變率、不同溫度、特定環(huán)境的逡逑材料力學(xué)性能問題。其中較為顯著的包括在爆炸、撞擊等動(dòng)載荷下的各種力學(xué)問題，如逡逑爆炸焊接、爆炸成型、動(dòng)能彈侵徹裝甲、聚能射流侵徹、高速切削加工、核爆炸及其防逡逑護(hù)、空間塵埃與航天器的碰掛、行星表面隅石坑的形成、天然地震波傳播等研究。還包逡逑括外載荷雖然隨時(shí)間變化不大，但由于裂紋的快速擴(kuò)展，裂紋尖端附近的介質(zhì)實(shí)際上處逡逑于氋應(yīng)變速率（可大于ｌＯＶｓ）狀態(tài)下的該一類動(dòng)力學(xué)問題【Ｗ。特別是在軍事研究領(lǐng)域，逡逑深入了解材料在爆炸載荷加載或高速碰掛過程中的變形與損傷問題，，將有助于破甲戰(zhàn)斗逡逑部的設(shè)計(jì)和裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)的研巧。每當(dāng)有新材料應(yīng)用到武器設(shè)計(jì)當(dāng)中時(shí)，都需要詳細(xì)全逡逑面的了解新材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TJ410.333

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本文編號(hào)：2621236