為提高桿式穿甲彈芯的侵徹威力,論文擬研制一種新型細晶結(jié)構(gòu)鎢合金穿甲彈芯材料,在侵徹過程中容易發(fā)生絕熱剪切和“自銳”效應(yīng),以代替貧鈾合金。普通鎢合金是絕熱剪切不敏感材料,侵徹過程中彈芯頭部首先形成粗大“蘑菇頭”。晶粒細化能有效增加晶界面積,提高鎢合金的強度和硬度,及高溫塑性變形速率,是提高鎢合金力學(xué)性能和絕熱剪切敏感性的一種可行方法。 論文對鎢合金桿式彈芯侵徹45#鋼和603鋼靶后的殘余彈體和彈孔進行微、細觀組織檢測,并利用LS-DYNA程序?qū)η謴剡^程進行有限元模擬,深入分析彈、靶相互作用過程和變形失效機制。鎢合金穿甲彈芯侵徹過程中彈芯頭部3-4mm范圍內(nèi)產(chǎn)生較大的塑性變形,初始近似球形的鎢晶粒被壓扁成細長狀,發(fā)生明顯的塑性變形。45#鋼的破壞為典型的延性擴孔,侵徹過程中不形成絕熱剪切帶。對603鋼的侵徹,鎢合金彈芯“蘑菇頭”前端約1mm位置產(chǎn)生絕熱剪切帶,微裂紋在剪切帶中形成和擴展,造成彈芯材料的質(zhì)量消蝕。在603鋼靶板的彈坑表面觀測到絕熱剪切帶和裂紋分布,其中彈坑底部1-2mm處發(fā)現(xiàn)局部圍繞彈坑分布的冠狀裂紋,其形成原因可由絕熱剪切帶演化而來,或解釋為彈、靶接觸區(qū)域局部卸載波... 

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 穿甲侵徹過程機理分析
        1.2.1 穿甲侵徹過程物理描述
        1.2.2 穿甲侵徹的研究方法
        1.2.3 侵徹過程彈、靶的微細觀組織分析
            1.2.3.1 侵徹過程中桿式彈芯的變形、侵蝕
            1.2.3.2 侵徹過程中彈孔的微細觀組織演化
        1.2.4 侵徹過程的數(shù)值模擬
    1.3 絕熱剪切帶和材料失效行為
        1.3.1 絕熱剪切形成的力學(xué)條件
        1.3.2 絕熱剪切帶內(nèi)的顯微組織結(jié)構(gòu)演化
        1.3.3 剪切帶引發(fā)材料的失效行為
    1.4 新型細晶鎢基彈芯材料的發(fā)展
    1.5 細晶鎢合金的制備及其動力學(xué)性能研究
    1.6 本文的意義、目的及內(nèi)容
2 鎢合金彈芯侵徹過程中彈、靶相互作用失效機制研究
    2.1 引言
    2.2 穿甲侵徹過程中鎢合金彈芯的變形失效模式
        2.2.1 鎢合金彈芯貫穿45~#鋼形成的蘑菇頭分析
            2.2.1.1 試驗方法
            2.2.1.2 貫穿鋼靶后殘余彈芯蘑菇頭變形
            2.2.1.3 鎢合金彈芯侵徹45~#鋼靶的變形破壞模式
        2.2.2 鎢合金彈芯嵌入603鋼靶中的蘑菇頭分析
            2.2.2.1 試驗方法
            2.2.2.2 嵌入靶板的殘余彈芯變形、失效
            2.2.2.3 鎢合金彈芯侵徹603鋼的變形、破壞模式
    2.3 靶板彈孔周圍材料的損傷形式研究
        2.3.1 603鋼彈孔周圍絕熱剪切帶與裂紋的分布
        2.3.2 彈坑底部冠狀裂紋的觀測與分析
        2.3.3 絕熱剪切帶演化為裂紋
    2.4 鎢合金彈芯侵徹過程的數(shù)值模擬
        2.4.1 穿甲侵徹模型
        2.4.2 模擬侵徹結(jié)果與分析
            2.4.2.1 93W鎢合金彈芯對45~#鋼的侵徹模擬
            2.4.2.2 95W鎢合金彈芯對603鋼的侵徹模擬
    2.5 提高鎢合金彈芯材料的絕熱剪切敏感性
        2.5.1 提高彈用鎢合金材料的強度
        2.5.2 提高塑性變形速率
    2.6 本章小結(jié)
3 細觀尺度下鎢合金剪切失效行為的MCA方法模擬
    3.1 引言
    3.2 材料變形的細觀尺度行為研究
    3.3 MCA基本算法簡介
        3.3.1 MCA方法原理
        3.3.2 MCA方法的運動方程
        3.3.3 MCA方法的本構(gòu)關(guān)系
            3.3.3.1 元胞內(nèi)部的彈塑性本構(gòu)關(guān)系
            3.3.3.2 元胞間的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
        3.3.4 MCA體系的能量耗散
    3.4 鎢合金剪切失效的MCA方法模擬
        3.4.1 鎢合金細觀結(jié)構(gòu)的MCA模型
        3.4.2 剪切變形的計算模擬
        3.4.3 模擬結(jié)果與分析
            3.4.3.1 速度場渦流演化
            3.4.3.2 剪切局部化的快速擴展
            3.4.3.3 局部化過程中溫度分布
        3.4.4 晶粒大小對剪切失效的影響
    3.5 本章小結(jié)
4 納米粉末燒結(jié)方法制備細晶鎢合金彈芯材料
    4.1 引言
    4.2 霧化干燥法制備鎢納米復(fù)合粉體
        4.2.1 試驗方法
        4.2.2 結(jié)果與分析
    4.3 二次燒結(jié)法制備細晶鎢合金
        4.3.1 試驗方法
        4.3.2 結(jié)果與分析
            4.3.2.1 90W細晶鎢合金的斷口形貌及性能
            4.3.2.2 不同化學(xué)成分的細晶鎢合金
    4.4 本章小結(jié)
5 細晶鎢合金彈芯穿甲性能的靶場試驗與分析
    5.1 引言
    5.2 試驗方案
    5.3 試驗結(jié)果分析
        5.3.1 細晶鎢合金彈芯垂直侵徹試驗
            5.3.1.1 細晶彈對20mm厚616+30mm厚A3復(fù)合板的射擊試驗
            5.3.1.2 細晶彈對50mm厚A3板的射擊試驗
            5.3.1.3 細晶彈對35mm厚603板的射擊試驗
        5.3.2 細晶鎢合金彈芯斜侵徹試驗
            5.3.2.1 細晶彈對20mm厚2Π板的射擊試驗
            5.3.2.2 細晶彈對40mm厚603+40mm厚A3復(fù)合板的射擊試驗
        5.3.3 細晶鎢合金彈芯的侵徹性能分析
    5.4 細晶鎢合金彈芯殘余彈體的顯微結(jié)構(gòu)分析
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 論文的主要創(chuàng)新點
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻
讀博期間發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3697772