陶瓷穿甲弹毁伤效应研究

摘要

穿甲弹是依靠其自身动能来穿透并毁伤装甲目标的弹药，它与装甲目标的斗争中交替发展。本文提出一种用带有陶瓷弹头的穿甲弹侵彻陶瓷复合靶板，采用“硬碰硬”的方式，来提高对陶瓷复合装甲目标的毁伤效应，设计了一种30mm的次口径尾翼稳定脱壳陶瓷穿甲弹。首先用穿甲力学理论分析了穿甲毁伤特性和侵彻机理；然后对30mm次口径尾翼稳定脱壳陶瓷穿甲弹进行结构设计与优化，并进行了强度校核；建立了14.5mm陶瓷弹丸与制式弹的数值模型，运用TG和LS—DYNA对其侵彻过程进行数值模拟，通过两组对比仿真，选出了较为合理的结构；随后用选定结构，对14.5mm陶瓷弹丸与制式弹侵彻陶瓷复合靶进行了毁伤实验的研究，经实验得出陶瓷弹丸的侵彻效果优于制式弹；通过建立陶瓷穿甲弹的数学模型，用控制变量的方法，在弹芯结构、陶瓷头结构、不同速度和不同着靶角等因素，对陶瓷复合装甲的毁伤效果进行仿真研究，对比总结结构方案，综合分析优缺点，选择相对合理的方案进行探究，为提高侵彻陶瓷复合靶板毁伤威力提供新途径。 在14.5mm的陶瓷弹丸与制式弹侵彻陶瓷复合靶板的实验对比中得出：陶瓷弹丸侵彻陶瓷面靶时，开坑口径较大，对背靶的毁伤效果明显强于制式弹侵彻的结果，提高了弹丸侵彻陶瓷复合靶的能力。在次口径尾翼稳定脱壳陶瓷穿甲弹的模拟仿真中得出：初速和着靶角对毁伤效果有较大影响，在陶瓷穿甲弹初速确定的前提下，着靶角越大陶瓷穿甲弹毁伤作用越小；在初速和着靶角都确定的前提下，对目标的毁伤效果决定于弹芯头部结构。为研制更大口径的陶瓷穿甲弹提供了理论指导。

目录

声明

1 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 穿甲弹国内外发展概况

1.3 提高穿甲弹威力的方法

1.4 目标特性的分析

1.5 本文拟采用的研究方法及主要内容

2 陶瓷穿甲弹侵彻机理及基本方程

2.1 穿甲弹的基本破坏形式

2.2 陶瓷穿甲弹垂直侵彻陶瓷复合靶板的动量模型

2.3 陶瓷穿甲弹垂直侵彻陶瓷复合靶板的能量模型

2.4 陶瓷穿甲弹对陶瓷复合装甲的侵深理论

2.5 本章小结

3 陶瓷穿甲弹总体结构设计和参数选择

3.1 弹体结构设计

3.2 尾翼结构设计

3.3 弹托结构设计

3.4 主要参数汇总

3.5 强度校核

3.6 本章小节

4 小口径陶瓷弹丸侵彻威力的模拟仿真与实验研究

4.1 侵彻靶板的有限元应用

4.2 材料参数的选取及本构模型的建立

4.3 仿真模型的建立

4.4 陶瓷弹丸侵彻靶板性能实验

4.5 本章小节

5 陶瓷穿甲弹侵彻威力的仿真研究

5.1 不同弹芯结构垂直侵彻陶瓷厚靶的数值模拟

5.2 不同陶瓷弹头结构侵彻靶板的数值模拟

5.3 不同初速下陶瓷穿甲弹的数值模拟

5.4 不同着靶角侵彻靶板的数值模拟

5.5 本章小节

6 总结和展望

6.1 工作总结

6.2 不足及展望

参考文献

致谢