為預(yù)測長桿彈撞擊裝甲陶瓷界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變過程,采用Hertz接觸理論確定靶體內(nèi)部應(yīng)力,將其分別應(yīng)用于陶瓷錐裂紋與翼型裂紋擴展理論。通過比較兩種裂紋擴展模型計算得到的界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變速度,提出準(zhǔn)確預(yù)測界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變速度的理論模型。結(jié)果表明:將兩種裂紋擴展理論相結(jié)合的理論模型可以合理地解釋界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變過程,轉(zhuǎn)變速度計算結(jié)果與已有實驗結(jié)果吻合較好。彈體半徑較小時,錐裂紋擴展控制界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變過程;彈體半徑較大時,翼型裂紋擴展控制界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變過程。 

【文章來源】：爆炸與沖擊. 2017,37(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

靶體內(nèi)部應(yīng)力分布

(1+ν)1－zatan－1az[()]－321+(z/a)2[](12)同理，彈靶接觸表面主應(yīng)力σ1、σ2和各方向應(yīng)力σr、σz的表達式為［17］:σ1P0=σrP0=(1－2ν)a23r21－1－ra()2[](3/2){}－1－ra()槡2r≤a(1－2ν)a23r2r＞a(13)σ2P0=σzP0=－1－ra()槡2(14)2預(yù)測轉(zhuǎn)變速度的理論模型長桿彈高速撞擊裝甲陶瓷界面擊潰時，陶瓷內(nèi)部可以觀察到明顯的錐裂紋和塑性區(qū)域［18］，如圖2所示。圖2表明陶瓷靶破壞過程受控于彈靶接觸面下的塑性變形及彈靶接觸面邊沿的裂紋擴展(錐裂紋)。本文中給出的理論模型將結(jié)合微觀裂紋擴展和錐裂紋擴展模型預(yù)測轉(zhuǎn)變速度，如圖3所示。圖2界面擊潰時TiB2內(nèi)裂紋情況［18］Fig．2CracksinTiB2duringinterfacedefeat［18］圖3基于裂紋擴展的轉(zhuǎn)變速度理論模型Fig．3Combinedcriterionofinterfacedefeat/penetrationtransitionvelocitybasedoncrackpropagationmodel文獻［3］和文獻［17］分別從陶瓷內(nèi)部錐裂紋和翼型裂紋角度研究了界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變過程。前者分析了高速撞擊條件下陶瓷內(nèi)部錐形裂紋的產(chǎn)生和擴展對界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變過程的影響。翼型裂紋擴展模型建立在脆性材料壓縮失效模型的基礎(chǔ)之上。陶瓷內(nèi)部原生裂紋在應(yīng)力作用下演變成翼型裂紋，發(fā)展為塑性變形。陶瓷內(nèi)部翼型裂紋擴展使陶瓷材料剪切失效，當(dāng)失效區(qū)域到達彈靶接觸表面時，陶瓷材料破壞，彈體開始侵徹靶體。對于翼型裂紋擴展模型，主要研究了轉(zhuǎn)變速度與延性系數(shù)、泊松比與摩擦因數(shù)等靶體材料特性的關(guān)系。2．1長桿彈撞擊陶瓷靶錐裂紋擴展模型陶瓷破壞的初始階段出現(xiàn)錐裂紋，也叫陶瓷錐［3］

P0=σrP0=(1－2ν)a23r21－1－ra()2[](3/2){}－1－ra()槡2r≤a(1－2ν)a23r2r＞a(13)σ2P0=σzP0=－1－ra()槡2(14)2預(yù)測轉(zhuǎn)變速度的理論模型長桿彈高速撞擊裝甲陶瓷界面擊潰時，陶瓷內(nèi)部可以觀察到明顯的錐裂紋和塑性區(qū)域［18］，如圖2所示。圖2表明陶瓷靶破壞過程受控于彈靶接觸面下的塑性變形及彈靶接觸面邊沿的裂紋擴展(錐裂紋)。本文中給出的理論模型將結(jié)合微觀裂紋擴展和錐裂紋擴展模型預(yù)測轉(zhuǎn)變速度，如圖3所示。圖2界面擊潰時TiB2內(nèi)裂紋情況［18］Fig．2CracksinTiB2duringinterfacedefeat［18］圖3基于裂紋擴展的轉(zhuǎn)變速度理論模型Fig．3Combinedcriterionofinterfacedefeat/penetrationtransitionvelocitybasedoncrackpropagationmodel文獻［3］和文獻［17］分別從陶瓷內(nèi)部錐裂紋和翼型裂紋角度研究了界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變過程。前者分析了高速撞擊條件下陶瓷內(nèi)部錐形裂紋的產(chǎn)生和擴展對界面擊潰/侵徹轉(zhuǎn)變過程的影響。翼型裂紋擴展模型建立在脆性材料壓縮失效模型的基礎(chǔ)之上。陶瓷內(nèi)部原生裂紋在應(yīng)力作用下演變成翼型裂紋，發(fā)展為塑性變形。陶瓷內(nèi)部翼型裂紋擴展使陶瓷材料剪切失效，當(dāng)失效區(qū)域到達彈靶接觸表面時，陶瓷材料破壞，彈體開始侵徹靶體。對于翼型裂紋擴展模型，主要研究了轉(zhuǎn)變速度與延性系數(shù)、泊松比與摩擦因數(shù)等靶體材料特性的關(guān)系。2．1長桿彈撞擊陶瓷靶錐裂紋擴展模型陶瓷破壞的初始階段出現(xiàn)錐裂紋，也叫陶瓷錐［3］，陶瓷錐裂紋擴展過程如圖4所示。為簡化問題作如下假設(shè):(1)裂紋沿主應(yīng)力方向傳播，忽略其他類型裂紋;(2)裂紋的徑向延伸由斷裂韌性KIC決定;第6期談夢婷，等:長桿彈撞擊裝甲?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]柱形長桿彈侵徹的界面擊潰分析[J]. 李繼承,陳小偉.  爆炸與沖擊. 2011(02)
[2]尖錐頭長桿彈侵徹的界面擊潰分析[J]. 李繼承,陳小偉.  力學(xué)學(xué)報. 2011(01)
[3]脆性陶瓷靶高速侵徹／穿甲動力學(xué)的研究進展[J]. 陳小偉,陳裕澤.  力學(xué)進展. 2006(01)



本文編號：3512934