7075鋁靶對(duì)卵頭彈撞擊的試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究
發(fā)布時(shí)間：2021-04-16 21:43
為探索提升金屬靶抗侵徹性能數(shù)值預(yù)報(bào)效果的途徑,在一級(jí)輕氣炮上開展6 mm厚7075-T651鋁合金靶對(duì)卵頭彈的抗侵徹性能試驗(yàn)以及平行的三維有限元計(jì)算,對(duì)比Lode無關(guān)和相關(guān)斷裂準(zhǔn)則對(duì)靶板斷裂行為和彈道極限的預(yù)報(bào)結(jié)果。通過卵頭彈侵徹試驗(yàn)獲得靶板的斷裂行為和彈道極限;7075-T651鋁合金的力學(xué)行為通過Johnson-Cook本構(gòu)模型以及Johnson-Cook（J-C）和一種Lode相關(guān)的斷裂準(zhǔn)則描述。結(jié)果表明:卵頭彈撞擊下靶板發(fā)生延性擴(kuò)孔、背部鼓包和背部開裂,彈體穿透靶板時(shí)有少量碎塊產(chǎn)生;J-C斷裂準(zhǔn)則預(yù)報(bào)的彈道極限比試驗(yàn)值高約19%,預(yù)報(bào)的靶板斷裂行為與試驗(yàn)不符;Lode相關(guān)斷裂準(zhǔn)則預(yù)報(bào)的彈道極限比試驗(yàn)值僅高4%,預(yù)報(bào)的斷裂行為與試驗(yàn)基本一致。
【文章來源】：兵器材料科學(xué)與工程. 2019,42(05)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
靶板和卵頭彈（mm）Fig.1Targetandogivalprojectile（mm）測速儀高壓氣室發(fā)射管5.95±0.02
試驗(yàn)設(shè)備裝置圖
兵器材料科學(xué)與工程第42卷此外，肖新科等［18］發(fā)現(xiàn)，該靶板對(duì)相同名義直徑和質(zhì)量的平頭彈體撞擊的彈道極限為163.0m/s。通過與本研究的對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，6mm厚的7075-T651鋁合金靶板比相同名義直徑和相近質(zhì)量的卵形彈的抗侵徹性能明顯更高。2有限元模型2.1計(jì)算模型在ABAQUS/Explicit中建立上述打靶試驗(yàn)的1/2三維模型，如圖7所示。彈體直徑和長度分別為5.95、34.25mm，接近試驗(yàn)數(shù)值，設(shè)為剛性體。靶板直徑為42mm（對(duì)應(yīng)螺孔中心距），厚度為6mm。約束靶板周圍所有節(jié)點(diǎn)的3個(gè)平動(dòng)自由度，同時(shí)在彈體和靶板的對(duì)稱面設(shè)置對(duì)稱邊界條件。設(shè)定初始時(shí)刻子彈距離靶板的垂直距離為0.1mm。彈體和靶板單元類型均設(shè)置為C3D8R。靶板受子彈直接撞擊的中心部位及附近單元網(wǎng)格邊長約為0.1mm，其他區(qū)域網(wǎng)格尺寸漸大。采用軟件提供的通用接觸（generalcontact）考慮所有可能的接觸對(duì)間的接觸。接觸的法向行為采用硬接觸（hardcontact）并忽略摩擦。另外，由于撞擊過程持續(xù)時(shí)間很短，塑性變形產(chǎn)生的熱量沒有時(shí)間傳導(dǎo)給相鄰材料，假定為絕熱過程。2.2材料模型選用的本構(gòu)模型為常用的Johnson-Cook本構(gòu)。采用的第1個(gè)斷裂準(zhǔn)則為J-C斷裂準(zhǔn)則�？紤]到應(yīng)力三軸度、應(yīng)變率和溫度的影響，表達(dá)式：εf=[D1+D2exp(D3σ*)](1+D4lnε*eq)(1+D5T*)。（2）式中：D1~D5為模型參數(shù)；應(yīng)力三軸度σ*=σm/σeq=（σ1+σ2+σ3）/（3σeq），其中σm、σ1、σ2、σ3和σeq依次為平均應(yīng)力，第1、2、3主應(yīng)力和等效應(yīng)力。采用的第2個(gè)斷裂準(zhǔn)?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]7075-T651鋁合金靶板剪切沖塞的試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究[J]. 肖新科,陳琳,杜太生. 振動(dòng)與沖擊. 2019(03)
[2]Lode相關(guān)斷裂準(zhǔn)則在6061-T6511H鋁合金Taylor桿斷裂預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 楊慶年,陳孝珍,肖新科,李凡,張偉. 振動(dòng)與沖擊. 2018(02)
[3]7A04-T6高強(qiáng)鋁合金板對(duì)平頭桿彈抗侵徹行為的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[J]. 司馬玉洲,肖新科,王要沛,張偉. 振動(dòng)與沖擊. 2017(11)
[4]7A04鋁合金的本構(gòu)關(guān)系和失效模型[J]. 張偉,肖新科,魏剛. 爆炸與沖擊. 2011(01)
本文編號(hào)：3142226
【文章來源】：兵器材料科學(xué)與工程. 2019,42(05)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
靶板和卵頭彈（mm）Fig.1Targetandogivalprojectile（mm）測速儀高壓氣室發(fā)射管5.95±0.02
試驗(yàn)設(shè)備裝置圖
兵器材料科學(xué)與工程第42卷此外，肖新科等［18］發(fā)現(xiàn)，該靶板對(duì)相同名義直徑和質(zhì)量的平頭彈體撞擊的彈道極限為163.0m/s。通過與本研究的對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，6mm厚的7075-T651鋁合金靶板比相同名義直徑和相近質(zhì)量的卵形彈的抗侵徹性能明顯更高。2有限元模型2.1計(jì)算模型在ABAQUS/Explicit中建立上述打靶試驗(yàn)的1/2三維模型，如圖7所示。彈體直徑和長度分別為5.95、34.25mm，接近試驗(yàn)數(shù)值，設(shè)為剛性體。靶板直徑為42mm（對(duì)應(yīng)螺孔中心距），厚度為6mm。約束靶板周圍所有節(jié)點(diǎn)的3個(gè)平動(dòng)自由度，同時(shí)在彈體和靶板的對(duì)稱面設(shè)置對(duì)稱邊界條件。設(shè)定初始時(shí)刻子彈距離靶板的垂直距離為0.1mm。彈體和靶板單元類型均設(shè)置為C3D8R。靶板受子彈直接撞擊的中心部位及附近單元網(wǎng)格邊長約為0.1mm，其他區(qū)域網(wǎng)格尺寸漸大。采用軟件提供的通用接觸（generalcontact）考慮所有可能的接觸對(duì)間的接觸。接觸的法向行為采用硬接觸（hardcontact）并忽略摩擦。另外，由于撞擊過程持續(xù)時(shí)間很短，塑性變形產(chǎn)生的熱量沒有時(shí)間傳導(dǎo)給相鄰材料，假定為絕熱過程。2.2材料模型選用的本構(gòu)模型為常用的Johnson-Cook本構(gòu)。采用的第1個(gè)斷裂準(zhǔn)則為J-C斷裂準(zhǔn)則�？紤]到應(yīng)力三軸度、應(yīng)變率和溫度的影響，表達(dá)式：εf=[D1+D2exp(D3σ*)](1+D4lnε*eq)(1+D5T*)。（2）式中：D1~D5為模型參數(shù)；應(yīng)力三軸度σ*=σm/σeq=（σ1+σ2+σ3）/（3σeq），其中σm、σ1、σ2、σ3和σeq依次為平均應(yīng)力，第1、2、3主應(yīng)力和等效應(yīng)力。采用的第2個(gè)斷裂準(zhǔn)?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]7075-T651鋁合金靶板剪切沖塞的試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究[J]. 肖新科,陳琳,杜太生. 振動(dòng)與沖擊. 2019(03)
[2]Lode相關(guān)斷裂準(zhǔn)則在6061-T6511H鋁合金Taylor桿斷裂預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 楊慶年,陳孝珍,肖新科,李凡,張偉. 振動(dòng)與沖擊. 2018(02)
[3]7A04-T6高強(qiáng)鋁合金板對(duì)平頭桿彈抗侵徹行為的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[J]. 司馬玉洲,肖新科,王要沛,張偉. 振動(dòng)與沖擊. 2017(11)
[4]7A04鋁合金的本構(gòu)關(guān)系和失效模型[J]. 張偉,肖新科,魏剛. 爆炸與沖擊. 2011(01)
本文編號(hào)：3142226
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