兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 99-106.doi: 10.12382/bgxb.2023.0732
收稿日期:
2023-10-22
上线日期:
2023-12-08
通讯作者:
基金资助:
ZHOU Meng, LIANG Minzu*(), LIN Yuliang
Received:
2023-10-22
Online:
2023-12-08
摘要:
针对冲击波-破片联合载荷的耦合特性,开展了冲击波和破片对固支方板的联合作用效果研究。采用经试验结果验证的有限元模型分析了炸药驱动预制破片的飞散过程,讨论了不同载荷类型下靶板的变形和失效模式,阐释了冲击波和破片载荷耦合作用的毁伤机制。研究结果表明:在爆炸场近区,冲击波和破片无论哪种载荷先到达靶板,只要二者到达间隔小于靶板响应时间,载荷之间都存在耦合毁伤效应;冲击波和破片单独作用下靶板的主要变形失效模式分别为挠曲变形和剪切穿孔,冲击波作用下破片穿孔处易发生起裂、破孔贯穿;耦合作用下冲击波和破片对靶板的作用机制与单一载荷不同,一方面侵彻穿孔降低了靶板强度使冲击波作用下靶板产生的挠度增大,另一方面冲击波产生的挠度变化使得侵彻作用时刻推迟、侵彻时间增长、破片传递给靶板的能量更多;相比于冲击波和破片单独作用的简单叠加,耦合作用下靶板的残余挠度增加了19.2%。
中图分类号:
周猛, 梁民族, 林玉亮. 冲击波-破片联合载荷对固支方板的耦合作用机理[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 99-106.
ZHOU Meng, LIANG Minzu, LIN Yuliang. Mechanism of Coupling Effect of Shock Wave and Fragments on Clamped Square Plate[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(S1): 99-106.
A/MPa | B/MPa | n | C | m |
---|---|---|---|---|
310 | 1000 | 0.65 | 0.07 | 1 |
表1 304不锈钢材料参数[19]
Table 1 Material parameters of 304 stainless steel[19]
A/MPa | B/MPa | n | C | m |
---|---|---|---|---|
310 | 1000 | 0.65 | 0.07 | 1 |
A/GPa | B/GPa | R1 | R2 | ω | e0/GPa |
---|---|---|---|---|---|
373.8 | 3.75 | 4.15 | 0.9 | 0.35 | 7 |
表2 TNT材料参数[20]
Table 2 Material parameters of TNT charge[20]
A/GPa | B/GPa | R1 | R2 | ω | e0/GPa |
---|---|---|---|---|---|
373.8 | 3.75 | 4.15 | 0.9 | 0.35 | 7 |
ρ0/ (kg·m-3) | e0/GPa | V0 | C0、C1、C2、 C3C6 | C4、C5 |
---|---|---|---|---|
1.29 | 0.00025 | 1 | 0 | 0.4 |
表3 空气材料参数[21]
Table 3 Material parameters of air[21]
ρ0/ (kg·m-3) | e0/GPa | V0 | C0、C1、C2、 C3C6 | C4、C5 |
---|---|---|---|---|
1.29 | 0.00025 | 1 | 0 | 0.4 |
工况 | TNT质量/g | 爆距/m | 载荷类型 |
---|---|---|---|
S1 | 200 | 0.5 | 冲击波 |
S2 | 200 | 0.5 | 破片 |
S3 | 200 | 0.5 | 冲击波+破片 |
表4 仿真工况
Table 4 Simulation conditions
工况 | TNT质量/g | 爆距/m | 载荷类型 |
---|---|---|---|
S1 | 200 | 0.5 | 冲击波 |
S2 | 200 | 0.5 | 破片 |
S3 | 200 | 0.5 | 冲击波+破片 |
编号 | S2工况 | S3工况 | ||
---|---|---|---|---|
开始时刻 | 结束时刻 | 开始时刻 | 结束时刻 | |
阶段I | 428 | 435 | 428 | 436 |
阶段II | 462 | 477 | 462 | 480 |
阶段III | 498 | 505 | 499 | 507 |
表5 破片作用时间
Tab.5 Action time of fragments μs
编号 | S2工况 | S3工况 | ||
---|---|---|---|---|
开始时刻 | 结束时刻 | 开始时刻 | 结束时刻 | |
阶段I | 428 | 435 | 428 | 436 |
阶段II | 462 | 477 | 462 | 480 |
阶段III | 498 | 505 | 499 | 507 |
[1] |
卢芳云, 李翔宇, 田占东, 等. 武器毁伤与评估[M]. 北京: 科学出版社, 2021.
|
|
|
[2] |
|
[3] |
doi: 10.1016/j.ijimpeng.2009.02.008 URL |
[4] |
陈长海, 侯海量, 朱锡, 等. 破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的耦合作用[J]. 高压物理学报, 2018, 32(1): 148-156.
|
|
|
[5] |
夏冰寒, 王金相, 周楠, 等. 柱状装药预制破片缩比战斗部爆炸冲击波和破片的作用时序[J]. 高压物理学报, 2020, 34(1): 95-101.
|
|
|
[6] |
廖南, 洪建, 方秦, 等. 带壳装药爆炸冲击波与破片荷载规律的数值模拟研究[J]. 防护工程, 2022, 44(6): 7-14.
|
|
|
[7] |
doi: 10.1177/2041419620923129 URL |
[8] |
|
[9] |
doi: 10.1016/j.tws.2022.110522 URL |
[10] |
马福临, 杨娜娜, 赵天佑, 等. 冲击波-破片群联合作用下舰船复合材料结构近场动力学损伤模拟[J]. 爆炸与冲击, 2022, 42(3): 89-100.
|
|
|
[11] |
程远胜, 谢杰克, 李哲, 等. 冲击波和破片群联合作用下高强聚乙烯/泡沫铝夹芯复合结构毁伤响应特性[J]. 兵工学报, 2021, 42(8): 1753-1762.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.08.020 |
|
|
[12] |
李茂, 高圣智, 侯海量, 等. 空爆冲击波与破片群联合作用下聚脲涂覆陶瓷复合装甲结构毁伤特性[J]. 爆炸与冲击, 2020, 40(11): 51-63.
|
|
|
[13] |
王孟鑫, 陈睿颖, 王金相. 破片与冲击波联合作用下多孔泡沫铝夹芯复合材料板的防护性能[J]. 兵工学报, 2021, 42(5): 1041-1052.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.05.017 |
|
|
[14] |
李典, 侯海量, 戴文喜, 等. 爆炸冲击波和破片联合作用下玻璃纤维夹芯复合结构毁伤特性实验研究[J]. 兵工学报, 2017, 38(5):877-885.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2017.05.006 |
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2017.05.006 |
|
[15] |
|
[16] |
doi: 10.1016/j.ijimpeng.2018.02.004 URL |
[17] |
侯俊亮, 蒋建伟, 李应波, 等. 杀爆战斗部破片和冲击波对目标的耦合作用[J]. 火炸药学报, 2020, 43(3): 335-340.
doi: 10.14077/j.issn.1007-7812.201909009 |
|
|
[18] |
郑红伟, 陈长海, 侯海量, 等. 爆炸冲击波和高速破片载荷的复合作用特性及判据研究[J]. 振动与冲击, 2019, 38(3): 24-31,38.
|
|
|
[19] |
缪广红, 胡昱, 杨礼澳, 等. Q235钢与304不锈钢多层爆炸焊接的数值模拟研究[J]. 兵器装备工程学报, 2023, 44(1):220-226.
|
|
|
[20] |
|
[21] |
|
[1] | 薛浩, 王涛, 黄广炎, 崔欣雨, 韩洪伟. 增材制造316L不锈钢球形破片的弹道性能[J]. 兵工学报, 2024, 45(2): 395-406. |
[2] | 黄炫宁, 李伟兵, 李文彬, 尹贵祥, 郭腾飞. 爆炸成型弹丸侵彻不同材料靶板后效破片特性试验研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 58-68. |
[3] | 傅耀宇, 贵新成, 周云波, 刘家志, 石昊, 王铮. 破片杀伤战斗部空爆状态下车顶夹芯板防护性能分析与优化设计[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 69-84. |
[4] | 姜金佐, 徐翔云, 任王军, 于潇, 么梅利. 战斗部动态爆炸破片威力场综述[J]. 兵工学报, 2023, 44(S1): 1-8. |
[5] | 周晟, 张甲浩, 余庆波. 金属基活性破片侵彻间隔铝靶作用行为[J]. 兵工学报, 2023, 44(8): 2263-2272. |
[6] | 赵猛, 戴开达, 向召, 姜涛, 赵晓松, 徐豫新. 近爆荷载下聚氯乙烯泡沫夹芯板的动力学模型研究[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3884-3896. |
[7] | 徐瑞泽, 肖建光, 马俊杨, 安德隆, 谢志渊, 王岩鑫. 活性破片高速撞击产生等离子体的毁伤效应[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3733-3742. |
[8] | 韩佳彤, 王昕, 张磊, 李振, 王鹏飞, 赵振宇, 卢天健. 泡沫子弹冲击下预制圆孔Q235钢板的动态响应与破坏机理[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3654-3666. |
[9] | 王昊, 徐斌, 王舒, 徐永杰, 吴浩. 盒型芯层波纹板的抗爆炸冲击防护性能[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3687-3695. |
[10] | 王在成, 徐祎, 姜春兰, 胡榕, 何政. 钨锆钛活性破片对间隔靶的毁伤效应[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3862-3871. |
[11] | 潘腾, 卞晓兵, 袁名正, 王亮亮, 黄元, 黄广炎, 张宏. 爆炸冲击波作用下聚氨酯-半球夹芯结构的动态响应[J]. 兵工学报, 2023, 44(12): 3580-3589. |
[12] | 王歌, 张春, 林智伟, 王保华, 檀虎, 陈晨. 多束定向预制破片弹开舱距离研究[J]. 兵工学报, 2022, 43(S1): 115-120. |
[13] | 王树山, 赵传, 孙雨荟, 刘东奇, 张学军, 王光志. 通过弹钢材料提升榴弹威力的原理与方法[J]. 兵工学报, 2022, 43(9): 2291-2299. |
[14] | 聂伟晓, 温垚珂, 董方栋, 覃彬, 罗小豪, 童梁成. 破片侵彻戴防弹头盔头部靶标钝击效应数值模拟[J]. 兵工学报, 2022, 43(9): 2075-2085. |
[15] | 王建民, 陈魁君, 李彤华, 李冠桦, 樊壮卿, 张洁元, 陈斌, 杨光明, 康建毅, 陈菁, 段朝霞, 曹凌宇, 王涵. 基于破片穿深的人员不同损伤严重度发生概率评估方法[J]. 兵工学报, 2022, 43(9): 2086-2100. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||