钨纤维增强块体金属非晶复合材料侵彻行为研究

摘要

对不同长径比不同结构的体积分数80％钨纤维增强Zr38Ti17Cu10.5Co12Be22.5块体金属非晶复合材料杆体的侵彻行为进行了研究，得到以下结果:
　　大长径比钨纤维增强块体金属非晶复合材料杆体在侵彻过程中Zr基非晶合金基体发生汽化，钨纤维发生弯曲断裂、扭曲和剪切断裂，头部的钨纤维还出现熔化和劈裂等现象，弹芯头部有明显的剪切变形。同时在非晶合金汽化气体的作用下，类似于爆炸生成气体对岩石产生劈裂现象的作用机制，靶板发生劈裂和层裂等破坏模式。在相同的撞击动能下，复合材料的侵彻能力优于93W合金。
　　小长径比和铝护套结构钨纤维增强块体金属非晶复合材料杆体的实验结果未能够准确地反映复合材料的侵彻行为，具体原因需要进一步研究和分析。
　　45钢护套、无间隔分段及尼龙间隔分段钨纤维增强块体金属非晶复合材料杆体的侵彻实验表明，当着靶速度超过一定的数值后，三种结构复合材料杆体的侵彻深度基本保持不变。在侵彻深度上升阶段，相同速度下尼龙间隔分段杆体侵彻深度最大，无间隔分段杆体次之，45钢护套杆体最低。而且在现有火炮的发射弹丸速度（1800m/s左右）条件下三种结构的复合材料杆体的侵彻能力均优于小长径比93W合金杆体。另外，在四种结构杆体弹孔周围均发现多条冠状裂纹。
　　在实验的基础上，利用LS-DYNA对多种杆体的侵彻过程进行数值模拟，数值计算得到的弹孔的形貌与实际情况非常吻合，并且通过多组速度的模拟计算得出的侵深与速度关系曲线能够很好的反映实验中侵彻深度的变化规律。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外钨纤维增强块体非晶合金复合材料的研究现状

1．2．1 块体非晶合金发展概述

1．2．2 国内外钨纤维增强BMG复合材料的动态力学行为研究状况

1．3 本文研究内容及意义

2 大长径比钨纤维增强块体金属非晶复合材料侵彻行为研究

2．1 靶场实验

2．1．1 实验弹体准备

2．1．2 实验场地布置

2．2 实验结果分析

2．2．1 侵彻能力分析

2．2．2 残留弹芯和弹孔的宏观形貌

2．2．3 残留弹芯和弹孔的微观结构分析

2．3 侵彻过程的数值模拟

2．3．1 数值仿真模型的建立

2．3．2 仿真结果分析

2．4 本章小结

3 小长径比钨纤维增强块体金属非晶复合材料侵彻行为研究

3．1 靶场实验

3．2 实验结果分析

3．2．1 侵彻结果分析

3．2．2 93W台金残留弹芯和弹孔的分析

3．3 数值模拟分析

3．3．1 数值仿真模型的建立

3．3．2 仿真结果分析

3．4 本章小结

4 护套结构的钨纤维增强块体金属非晶复合材料侵彻行为研究

4．1 靶场实验

4．2 实验结果分析

4．2．1 侵彻深度分析

4．2．2 残留弹芯和弹孔的分析

4．3 数值模拟分析

4．3．1 数值模型的建立

4．3．2 仿真结果分析

4．4 本章小结

5 分段杆体结构的钨纤维增强块体金属非晶复合材料侵彻行为研究

5．1 靶场实验

5．2 实验结果分析

5．3 本章小结

6 总结

6．1 本文总结

6．2 有待深入研究的问题

致谢

参考文献

附录