对比5.2 节结果，考察两种形状的装药头部对装药结构完整性的影响。图5－35装药头部轴向应力随时间的变化图5－36 所示为侵彻结束后装药的裂纹分布情况，裂纹区呈带状分布在装药的头部、中部和尾部。由此说明，改变装药的头部形状，将装药头部变为弧形，可以降低装药头部的轴向应力，缓解装药头部的损伤破坏，但不能有效降低装药整体的过载，也不能改善装药中部和尾部的裂纹扩展。......
2023-06-27
弹体头部形状变化对装药损伤断裂的影响
【摘要】：弹头形状对弹体在侵彻过程中承受的过载有影响［10］。图5－31所示为装药损伤度α 随时间的变化情况。三种弹头形状装药的最终装药损伤度αm分别为4.68%、1.47%和0.11%。计算研究表明，弹头曲径比增加会使装药最大裂纹宽度减小，装药的装药损伤度也随之降低。图5－33 所示为不同弹头曲径比的缩比弹装药的最终装药损伤度αm的拟合曲线，随着Ψ 的增大，αm在AB 段呈现出下降趋势，在B 点达到极小值。
弹头形状对弹体在侵彻过程中承受的过载有影响［10］。保持装药结构和弹体质量不变，改变弹头曲径比Ψ，建立几组模型进行计算，研究弹头曲径比1 ＜Ψ ＜4 时装药的动态损伤。图5－26 所示分别为Ψ＝1，Ψ＝2.6，Ψ＝4 的1／4 缩比弹模型。
图5－26 弹头曲径比Ψ 分别为1、2.6 和4 的缩比弹模型
（a）Ψ＝1 的缩比弹；（b）Ψ＝2.6 的缩比弹；（c）Ψ＝4 的缩比弹
计算得到弹体和装药的过载曲线如图5－27 所示。当Ψ＝1 时，侵彻深度为38.0 cm，侵彻时间为1.42 ms，弹体最大过载为577 99g （g＝9.8 m／s2），装药最大过载为90 450 g；当Ψ＝2.6 时，侵彻深度为49.6 cm，侵彻时间为1.95 ms，弹体最大过载为48 553g，装药最大过载为62 571g；当Ψ＝4 时，侵彻深度为54.5 cm，侵彻时间为2.22 ms，弹体最大过载为43 945g，装药最大过载为55 960g。不同曲径比下装药的最大过载都要大于弹体的平均过载峰值，这是由于弹体和装药之间的相对运动导致的。随着弹头曲径比增大，侵彻深度和侵彻时间增大，而弹体和装药的过载减小。
图5－27 不同着靶速度下弹体和装药过载随时间变化
（a）弹体；（b）装药过载
图5－28 所示为三种弹头形状的缩比弹侵彻结束时装药无量纲裂纹宽度ω的云图，表征了装药的损伤情况，图中单元的裂纹宽度有蓝色到红色逐渐增大。当Ψ＝1 时，裂纹在分布于装药各个部位，头部和尾部由于受到较大过载，受压产生严重损伤；中间部位受到拉应力和压应力的反复作用，裂纹横向扩展，形成断面。当Ψ＝2.6 时，装药头部和中部仍有明显裂纹，而尾部装药几乎没有损伤。当Ψ＝4 时，裂纹仅存在于头部和靠近尾部的位置，裂纹区域明显减少。
图5－28 装药的最终损伤示意图（见彩插）
（a）Ψ＝1；（b）Ψ＝2.6；（c）Ψ＝4
将图5－28 中箭头指向处A、B、C 的最大主应力与另外两个模型相应位置的最大主应力作比较。图5－29 （a）表示三种弹体装药在A 点的最大主应力，最大主应力在1.5 ms 之前没有太大差别，随后Ψ＝1 和Ψ＝2.6 的最大主应力值突然增大，对应图5－27 中A 点处Ψ＝1 和Ψ＝2.6 的装药都有裂纹存在。Ψ＝1 的最大主应力最大值比Ψ＝2.6 的最大主应力大，对应图5－28 中Ψ＝1 装药在A 点处的裂纹宽度大于Ψ＝2.6 装药的裂纹宽度。同样，在图5－29 （b）和（c）中也出现了与图5－29 （a）中相同的现象。由图可以看出，单元最大主应力的突然增大导致单元裂纹宽度急剧增大，从而形成裂纹。
图5－29 装药指定位置的最大主应力随时间的变化
（a）A 点；（b）B 点；（c）C 点
图5－30 所示为单元最大裂纹宽度随时间的变化。在0.4 ms 之前，三种曲径比下的装药最大裂纹宽度增长趋势相似。随后，Ψ＝1 和Ψ＝2.6 装药的单元最大裂纹宽度急剧增加，在0.6 ms 时Ψ＝1 装药的单元最大裂纹宽度超过1.1 mm，在1.25 ms 时Ψ＝2.6 装药的单元最大裂纹宽度超过1.1 mm。而Ψ＝4 装药的裂纹宽度增长缓慢，最终最大裂纹宽度仅为0.62 mm。由于材料模型设置了单元删除阈值，当单元裂纹宽度超过1.1 mm 时，该单元将会被删除，因此侵彻结束后Ψ＝1 和Ψ＝2.6 的装药最大裂纹宽度都超过了1.1 mm。
图5－30 单元最大裂纹宽度随时间的变化
将宽度超过0.1 mm 的裂纹定义为可见裂纹，用α 表示裂纹宽度超过0.1 mm 的单元占装药的体积比，即可见裂纹含量（装药损伤度）。图5－31所示为装药损伤度α 随时间的变化情况。在侵彻过程中，Ψ＝1 的装药可见裂纹持续增长；Ψ＝2.6 装药的可见裂纹在2 ms 之前增长缓慢，随后快速增长；Ψ＝4 装药的可见裂纹增长速度最慢。三种弹头形状装药的最终装药损伤度αm分别为4.68%、1.47%和0.11%。计算研究表明，弹头曲径比增加会使装药最大裂纹宽度减小，装药的装药损伤度也随之降低。
图5－31 装药损伤度α 随时间的变化情况
对弹头曲径比1 ＜Ψ ＜4 的几组缩比弹模型进行计算，得到装药过载和装药损伤等结果。对不同弹头曲径比的缩比弹在侵彻过程中装药的最大过载进行拟合，如图5－32 所示。由图可以看出，虽然装药最大过载要大于弹头最大过载，但是其随曲径比的变化趋势与弹头最大过载相似，当Ψ ＞3.5 时装药最大过载值减小变缓。图5－33 所示为不同弹头曲径比的缩比弹装药的最终装药损伤度αm的拟合曲线，随着Ψ 的增大，αm在AB 段呈现出下降趋势，在B 点达到极小值。随后，αm在BC 段增加，αm在C 点的值小于在A 点的值。αm在CD 段又出现下降的趋势，αm在D 点之后减小十分缓慢。因此使Ψ ＞3.5 能够有效地减小弹体内部装药的最大过载和最终可见裂纹含量，尖卵形弹头曲径比取3.5 ＜Ψ ＜4 能够有效保护弹体内部装药。
图5－32 装药最大过载与曲径比Ψ 的关系
图5－33 装药最终装药损伤度与曲径比Ψ 的关系
有关高聚物黏结炸药损伤断裂的数值模拟的文章
- 详细阅读
-
弹体材料变化对装药损伤断裂的影响分析详细阅读
侵彻过程中，弹体材料直接影响内部装药的受力和损伤断裂情况。钨合金是钻地弹弹体的常用材料，其密度约为钢密度的2.5 倍。采用与5.2 节相同的模型，侵彻速度为600 m／s，其他初始条件不变，将弹体换成钨合金，弹体的材料参数如表5－10 所示。由图可以看出，采用钨合金作为弹体材料时，装药的含裂纹损伤区域远小于钢弹，主要分布在头部和靠近尾部区域，呈带状分布。说明更换弹体材料对于控制装药的断裂破坏是有效的。......
2023-06-27
-
弹体与装药截面变化对PBX装药损伤断裂的影响详细阅读
图5－48弹体和装药的过载情况及装药头部轴向应力变化图5－49 所示为侵彻结束后装药的损伤情况，损伤严重的部位集中在头部和底部，这是装药碰撞压缩过程中产生的损伤。根据统计，单元最大裂纹宽度为0.71 mm，最大裂纹单元出现在装药头部，最终装药损伤度为0.67%。说明增大弹体和装药的尾部横截面积，能够降低装药靠近尾部区域受拉伸波作用产生的损伤，但是不能保护装药头部和底部的安定性。......
2023-06-27
-
缓冲材料对PBX装药损伤断裂的影响详细阅读
图5－37加入缓冲阻尼层的缩比弹模型分别计算研究了有机玻璃、聚四氟乙烯、酚醛树脂和尼龙6 作为缓冲材料对装药的保护作用。本节研究表明，缓冲材料放置在装药头部之前，可以有效降低装药头部的轴向应力。......
2023-06-27
-
侵彻速度对装药损伤断裂的影响详细阅读
图5－22 所示为不同速度下弹体和装药的平均过载变化曲线。图5－23 所示为不同着靶速度下对装药最终裂纹分布的影响，弹体着靶速度为400 m／s 时，装药基本没有出现裂纹损伤区，单元最大裂纹宽度为0.14 mm，说明较低的着靶速度几乎不会使内部装药产生损伤。随着弹体着靶速度的增加，装药裂纹区域扩大，损伤度增加，尾部装药更容易受拉伸波作用产生横向裂纹。着靶速度为700 m／s 和800 m／s 时装药的损伤度分别为1.84%和2.05%。......
2023-06-27
-
分舱方式对PBX装药损伤断裂的影响详细阅读
考察分段装药形式对PBX 装药动态损伤的影响。根据图5－44～图5－46，分析前、后两段装药的平均过载、轴向应力和装药损伤度。隔舱厚度小容易使隔舱在侵彻过程中受强过载发生变形损坏，而厚度过大的隔舱对装药的保护作用减弱，同时也会降低装药填装比。根据隔舱厚度对装药的轴向应力，平均过载和装药损伤度的影响可知，隔舱厚度取4～5 mm 最佳。......
2023-06-27
-
装药摩擦系数对PBX损伤的影响分析详细阅读
由此说明，改进装药与弹体之间的连接方式，增大装药与弹体之间的摩擦可以在一定程度上减小装药的损伤断裂，但是摩擦系数过大又会增大装药侧面的损伤程度。......
2023-06-27
-
节点损伤对结构的影响详细阅读
在上述结构损伤量化公式的推导中，并未考虑钢架结构中大量存在的各类节点及其损伤对于结构损伤的影响。当涉及多个构件连接处的端部时，节点自身的转动刚度同时受其远端支撑情况的影响。由式可见，框架节点的弯矩分配系数由连接于节点的各构件远端支撑条件决定。同时，当节点刚度因节点损伤发生变化时，则需考虑节点处的损伤对于结构层次损伤的影响。......
2023-08-26
相关推荐