钨合金长杆弹及钨纤维复合材料弹侵彻半无限钢靶的研究

摘要

随着国防建设和科学技术的发展，高速侵彻在军事和民用领域得到越来越多的关注和应用。近年来，侵彻问题已成为世界各国学者研究和关注的热门课题之一。本文针对长杆弹侵彻半无限厚靶的问题进行较全面的分析，系统地开展了有关长杆弹的侵彻实验分析和数值模拟研究。本文的研究和结论对长杆弹动能武器的发展以及设计新型穿甲弹具有一定的参考价值。研究内容主要包括以下几方面:
　　1、针对长杆弹侵彻半无限厚靶进行了试验研究。首先从宏观形貌上对钨纤维增强锆(Zr)基金属玻璃复合材料弹和93钨合金长杆弹高速侵彻Q235钢靶进行侵彻机理分析;然后对回收的残弹和碎片进行细观和金相分析，研究钨纤维增强锆(Zr)基金属玻璃复合材料长杆弹和钨合金长杆弹弹体的变形行为、质量侵蚀行为及弹体材料的失效破坏模式等。
　　2、基于显示动力有限元程序ANSYS/LS-DYNA，分别对钨纤维增强锆(Zr)基金属玻璃复合材料弹和钨合金长杆弹侵彻半无限Q235钢靶建立数值模型。通过数值模拟结果与实验结果进行对比分析，研究结果表明:在一定速度范围内(1000m/s～2000m/s)，数值模拟中所选用的计算方法和本构模型适合于长杆弹侵彻的数值分析。同时，数值分析验证了钨纤维增强锆(Zr)基金属玻璃复合材料弹的侵彻能力明显高于钨合金长杆弹的侵彻能力。
　　3、通过数值模拟分析，给出了钨纤维增强锆(Zr)基金属玻璃复合材料弹侵彻钢靶的侵彻过程以及对长杆侵彻准定常阶段的弹靶特征进行了分析，最后分析了靶板在侵彻过程中的温度和剪切应力的分布及变化规律，揭示Q235钢板的绝热剪切带的形成机理。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 实验研究和经验公式

1．2．2 理论分析法

1．2．3 数值模拟法

1．3 研究中存在的问题

1．4 本文的研究内容

2 长杆弹侵彻Q235钢靶的实验研究

2．1 引言

2．2 实验描述及结果分析

2．2．1 现场实验场地和实验材料

2．2．2 金相试样制备过程

2．2．3 侵彻后靶板表面现象解析

2．2．4 长杆弹侵彻后的实验结果分析

2．3 钨合金长杆弹侵彻后的试验研究

2．3．1 弹道宏观形貌分析

2．3．2 头部残弹的微观形貌及金相分析

2．4 钨纤维非晶复合材料弹侵彻后的试验研究

2．4．1 弹道宏观形貌分析

2．4．2 头部残弹的微观形貌分析

2．4．3 残弹头部边缘层金相分析

2．4．4 弹体材料的失效破坏模式分析

2．4．5 侵彻后靶板的试验研究

2．5 本章小结

3 长杆弹侵彻半无限厚钢靶的数值模拟

3．1 引言

3．2 材料本构及有限元模型

3．2．1 弹、靶材料本构

3．2．2 有限元模型

3．3 结果与分析

3．3．1 模型验证

3．3．2 数值模拟分析

3．4 本章小结

4 钨纤维非晶复合材料弹侵彻的数值模拟分析

4．1 引言

4．2 侵彻过程分析

4．3 钨纤维非晶复合材料弹侵彻准定常阶段的弹靶分析

4．4 侵彻过程中弹、靶等效应力分布分析

4．5 侵彻过程中温度分布

4．6 本章小结

结论

展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果