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郭冬炀1, 赵东志1, 2, 刘德1, 张舒童1, 高沐竹1, 赵爽1*
GUO Dongyang1, ZHAO Dongzhi1,2, LIU De1, ZHANG Shutong1, GAO Muzu1, ZHAO Shuang1*
摘要: 防雹增雨弹作为人工影响天气的核心装备,其自毁后形成的破片特性直接影响作业安全性与催化效能。聚焦弹体材料力学性能对破片成型的作用机制,采用试验、理论和数值仿真相结合的方法,分析S20钢、9260钢、D60钢及823钢在破片质量分布、形态特征及能量耗散等方面的差异。研究结果表明:弹体材料的强度-韧性协同效应对破片断裂模式具有决定性作用。高强度材料(如9260钢)虽能形成均匀细碎破片(1~5 g占比>60%),但韧性不足易导致局部能量集中;低强度高韧性材料(如D60钢)则因塑性变形显著而生成不规则粘连破片(10 g以上占比达32%)。相较之下,823钢凭借独特的力学性能(抗拉强度1000~1200 MPa,冲击韧性40~60 J),在爆炸载荷下实现了脆-韧断裂协同调控,破片质量集中分布于5 g以下(占比85%以上),完全符合国家安全标准(B级,≤10 g),且细碎破片(≤10 g)占比达90%以上,显著降低了地面安全风险。为防雹增雨弹材料的优化设计提供了理论依据,对提升人工影响天气作业的安全性具有重要工程价值。
中图分类号: