兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (S1): 60-69.doi: 10.12382/bgxb.2024.0642
收稿日期:
2024-07-29
上线日期:
2024-11-06
通讯作者:
基金资助:
LIU Chengzhe, WANG Haifu, ZHANG Jiahao, ZHENG Yuanfeng*()
Received:
2024-07-29
Online:
2024-11-06
摘要:
近来轻质高熵合金材料凭借其优异的力学性能及对爆轰驱动作用的适应性,在聚能战斗部上的应用范围愈加广泛,有望为聚能装药轻质化提供助力。基于CoCrFeNiTi五元轻质高熵合金材料动态力学性能实验,获得材料的Johnson-Cook热黏塑性动态本构方程,藉此设计一种多层带隔板装药结构。通过数值模拟与静态威力试验相结合的方法,验证该材料用做聚能药型罩的可行性,获得药型罩厚度对其成型射流的影响规律。研究结果表明:药型罩厚度的增大能提升成型射流的头部密实度,有助于提升横向开孔能力;当药型罩厚度为5mm时,成型射流能够对4层25mm厚C40混凝土靶实现完全贯穿,靶板大面积崩落的毁伤作用,并在靶内部形成直径约为75mm的侵彻通道。
中图分类号:
刘承哲, 王海福, 张甲浩, 郑元枫. 轻质高熵合金聚能射流毁伤混凝土靶行为研究[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 60-69.
LIU Chengzhe, WANG Haifu, ZHANG Jiahao, ZHENG Yuanfeng. Research on Behavior of Lightweight High-entropy Alloy Jet Penetrating Concrete Targets[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(S1): 60-69.
ρL/ (g·cm-3) | A/ MPa | B/ MPa | n | C | m | Tm/ K |
---|---|---|---|---|---|---|
6.42 | 381 | 755 | 0.78 | 0.0352 | 0.76 | 1775 |
表1 CoCrFeNiTi高熵合金材料本构参数
Table 1 Constitutive parameters of CoCrFeNiTi high-entropy alloy material
ρL/ (g·cm-3) | A/ MPa | B/ MPa | n | C | m | Tm/ K |
---|---|---|---|---|---|---|
6.42 | 381 | 755 | 0.78 | 0.0352 | 0.76 | 1775 |
C0/(m·s-1) | S | Γ |
---|---|---|
4902 | 1.53 | 1.90 |
表2 CoCrFeNiTi高熵合金材料状态参数
Table 2 Equation of state parameters of CoCrFeNiTi high-entropy alloy
C0/(m·s-1) | S | Γ |
---|---|---|
4902 | 1.53 | 1.90 |
材料 | ρA/(g·cm-3) | A/MPa | B/MPa | n | c | m | Tm/K |
---|---|---|---|---|---|---|---|
铝合金 | 2.78 | 369 | 684 | 0.73 | 0.0083 | 1.7 | 775 |
表3 部分J-C模型参数
Table 3 Partial J-C model parameters
材料 | ρA/(g·cm-3) | A/MPa | B/MPa | n | c | m | Tm/K |
---|---|---|---|---|---|---|---|
铝合金 | 2.78 | 369 | 684 | 0.73 | 0.0083 | 1.7 | 775 |
ρC/(g·cm-3) | SHEAR | Fc | FT | FS | A | N |
---|---|---|---|---|---|---|
2.3 | 0.153 | 1.67×10-4 | 0.08 | 0 | 1.6 | 0.61 |
表4 RHT强度模型参数
Table 4 RHT strength model
ρC/(g·cm-3) | SHEAR | Fc | FT | FS | A | N |
---|---|---|---|---|---|---|
2.3 | 0.153 | 1.67×10-4 | 0.08 | 0 | 1.6 | 0.61 |
ρE/(kg·m-3) | D/(km·s-1) | A/GPa | B/GPa | E0/(kJ·m-3) | R1 | R2 | ω | pC-J/GPa |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1.71 | 8.315 | 524.23 | 7678 | 8.5×106 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 28.6 |
表5 8701炸药JWL模型参数
Table 5 JWL equation parameters of 8701 explosive
ρE/(kg·m-3) | D/(km·s-1) | A/GPa | B/GPa | E0/(kJ·m-3) | R1 | R2 | ω | pC-J/GPa |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1.71 | 8.315 | 524.23 | 7678 | 8.5×106 | 4.2 | 1.1 | 0.34 | 28.6 |
I | b | a | x | G1 | c | d | y | G2 | e | g | z | λigmax | λG1max | λG2max |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
44 | 0.222 | 0.01 | 4 | 414 | 0.222 | 0.667 | 2 | 400 | 0.222 | 1 | 1.2 | 0.3 | 1 | 1 |
表6 8701炸药Lee-Tarver模型参数
Table 6 Lee-Tarver equation parameters of 8701 explosive
I | b | a | x | G1 | c | d | y | G2 | e | g | z | λigmax | λG1max | λG2max |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
44 | 0.222 | 0.01 | 4 | 414 | 0.222 | 0.667 | 2 | 400 | 0.222 | 1 | 1.2 | 0.3 | 1 | 1 |
仿真与试验结果 (δ=5mm) | 侵彻深度/ mm | 侵彻通道 直径/mm |
---|---|---|
仿真结果 | 1000+/完全侵穿 | 71 |
试验结果 | 1000+/完全侵穿 | 75 |
表8 仿真与试验结果对比
Table 8 Comparison of experimental and simulated results
仿真与试验结果 (δ=5mm) | 侵彻深度/ mm | 侵彻通道 直径/mm |
---|---|---|
仿真结果 | 1000+/完全侵穿 | 71 |
试验结果 | 1000+/完全侵穿 | 75 |
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