【摘要】：橫向效應(yīng)增強(qiáng)型彈丸(PELE)是一種不含炸藥,完全依靠彈靶撞擊時(shí)自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的物理作用實(shí)現(xiàn)穿靶后殼體破碎,形成空間散布破片,提高彈丸靶后毀傷效應(yīng)的新型高效毀傷彈藥。該類彈丸在侵徹過(guò)程中,彈丸殼體與內(nèi)芯之間,外殼與靶板、內(nèi)芯與靶板之間存在著非常復(fù)雜的相互作用關(guān)系,且穿靶前后彈體發(fā)生較大變形,穿靶后彈體外殼發(fā)生破裂,這些特點(diǎn)使得其與普通彈丸穿靶前后的彈丸狀態(tài)和侵徹作用機(jī)理區(qū)別較大,對(duì)PELE彈丸侵徹及破碎機(jī)理的研究可以為該類彈藥的設(shè)計(jì)和性能改進(jìn)提供理論指導(dǎo)。本文主要采用理論分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)PELE彈丸的侵徹及殼體的破碎機(jī)理以及影響因素進(jìn)行了研究,研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面。(1)研究了PELE彈體侵徹薄靶后彈體剩余速度的分析確定方法。通過(guò)對(duì)橫向效應(yīng)增強(qiáng)型彈丸侵穿金屬靶板作用過(guò)程的分析,提出了用彈靶撞擊階段和沖塞剪切階段兩個(gè)階段描述PELE彈丸侵徹薄靶板過(guò)程的假設(shè);依據(jù)沖擊波理論和沖塞剪切理論給出了彈體侵徹過(guò)程中能量損失的確定方法;依據(jù)求出的能量損失和能量守恒原理,建立了PELE彈丸正撞金屬薄靶后剩余速度的理論計(jì)算模型,并通過(guò)實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了理論計(jì)算模型的正確性。通過(guò)對(duì)彈體侵徹過(guò)程中各損失能量的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),彈體侵徹第一階段中對(duì)靶板塞塊驅(qū)動(dòng)和壓縮損耗的能量在彈體總能量損失中所占份額最大;外殼前端內(nèi)沿對(duì)靶板的剪切能耗對(duì)彈體動(dòng)能損失的影響可以忽略。(2)研究了PELE彈體靶后破片寬度與長(zhǎng)度的分析計(jì)算方法。依據(jù)Mott-Grady動(dòng)態(tài)破裂理論和沖擊荷載作用下梁的剪切失效理論,提出了彈丸殼體破片寬度與長(zhǎng)度的計(jì)算確定方法,通過(guò)彈丸破片回收實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了破片大小分析理論的正確性。同時(shí),通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析模型的進(jìn)一步研究表明,PELE彈丸殼體破片的寬度與材料破碎耗能和臨界失效應(yīng)力呈正相關(guān),與材料密度、破碎臨界應(yīng)變、應(yīng)變率及材料的Gumbel分布常數(shù)呈負(fù)相關(guān)。彈體外殼前端破片隨著內(nèi)芯材料波阻抗的增加,破片環(huán)向?qū)挾葴p小、數(shù)量增多、徑向飛散速度變大;殼體前端破片長(zhǎng)度隨著殼體厚度、韌性和沖擊波傳播速度的增大破片長(zhǎng)度增大,隨殼體徑向膨脹速度的增加破片長(zhǎng)度變小。(3)研究了PELE彈丸靶后破片徑向飛散速度的計(jì)算確定方法。針對(duì)撞擊作用下,彈體同時(shí)發(fā)生的軸向壓縮與徑向膨脹變形,提出了應(yīng)用一維應(yīng)變下的軸向壓縮變形和一維應(yīng)力下的徑向膨脹變形,先后兩個(gè)變形過(guò)程分析彈體變形的方法。依據(jù)沖擊波理論給出了彈體前端材料壓縮勢(shì)能和徑向膨脹勢(shì)能的計(jì)算方法,由功能轉(zhuǎn)化原理給出了PELE彈丸前端外殼在穿靶后形成破片的最大徑向飛散速度計(jì)算模型,計(jì)算結(jié)果在多種工況下均與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為一致。對(duì)徑向速度理論計(jì)算模型的分析表明,PELE彈丸靶后外殼破片徑向最大飛散速度隨外殼和內(nèi)芯材料體積模量及泊松的增大而增大;PELE彈丸外殼破片的最大徑向飛散速度是殼體和內(nèi)芯在沖擊波壓縮作用下共同徑向膨脹的結(jié)果,且外殼的膨脹能在彈體整體膨脹能中所占份額較大,計(jì)算中應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮彈體外殼和內(nèi)芯材料橫向膨脹效應(yīng)對(duì)彈體破片徑向飛散速度的影響。(4)對(duì)數(shù)值仿真軟件、仿真算法與材料模型的選擇以及模型參數(shù)和網(wǎng)格尺寸及侵蝕應(yīng)變的影響進(jìn)行了研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值仿真數(shù)據(jù)分析,給出了彈體破片的軸向和徑向速度以及彈體破裂長(zhǎng)度與彈靶材料、彈體封堵位置、彈體內(nèi)外徑比、彈體質(zhì)量、彈體結(jié)構(gòu)之間的影響關(guān)系。
【圖文】：

徹性能相對(duì)較弱。PELE 彈丸侵徹靶板的過(guò)程可分為三個(gè)一階段為彈靶撞擊階段，此階段彈體外殼和內(nèi)芯材料受到第二階段為彈體侵徹靶板階段，此階段彈體外殼與內(nèi)芯在材料中的軸向壓縮力部分轉(zhuǎn)化為彈體的徑向膨脹力，由的影響，使得彈體徑向膨脹力轉(zhuǎn)化為徑向膨脹勢(shì)能；第破裂階段，彈體穿透靶板后徑向失去約束力，在徑向膨殼發(fā)生破裂形成具有一定徑向飛散速度的破片，這些破毀傷概率。圖 1.1 PELE 彈結(jié)構(gòu)剖面圖

英文簡(jiǎn)稱為 PELE 彈丸（Penetra提出的一種新型高效毀傷彈藥[1][2]，能力，其彈丸內(nèi)不含高能炸藥，不后，裂解形成破片，攻擊目標(biāo)，穿丸主要由后端封閉的高密度外殼、低如圖 1.1 所示。它的外殼具有良好的E 彈丸侵徹靶板的過(guò)程可分為三個(gè)階，此階段彈體外殼和內(nèi)芯材料受到板階段，，此階段彈體外殼與內(nèi)芯在分轉(zhuǎn)化為彈體的徑向膨脹力，由于膨脹力轉(zhuǎn)化為徑向膨脹勢(shì)能；第三板后徑向失去約束力，在徑向膨脹定徑向飛散速度的破片，這些破片
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TJ410

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3 翟U

本文編號(hào)：2698819