Acta Armamentarii ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (12): 3755-3770.doi: 10.12382/bgxb.2023.0619
Special Issue: 爆炸冲击与先进防护
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WANG Jirui1, WANG Chengxin2, WANG Yini3, TANG Kui1,*(), BO Qile2,**(
)
Received:
2023-07-03
Online:
2023-12-30
Contact:
TANG Kui, BO Qile
CLC Number:
WANG Jirui, WANG Chengxin, WANG Yini, TANG Kui, BO Qile. Equivalent Strength of Armour Steel against High-velocity Penetration of Long-rod Projectile[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(12): 3755-3770.
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材料 | A/MPa | B/MPa | n | C | m | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
钨合金[ | 1275 | 624 | 0.12 | 0.016 | 0.94 | 2 | 1.77 | -3.4 | 0 | 0 |
4340钢[ | 719 | 456 | 0.093 | 0.008 | 1.03 | -0.8 | 2.1 | -0.5 | 0.002 | 0.61 |
Mars 190[ | 1193 | 500 | 0.676 | 0.00435 | 1.17 | 0.21 | 7.2 | -5.44 | 0 | 0 |
Armox 500[ | 1470 | 702 | 0.199 | 0.00549 | 0.811 | 0.068 | 5.382 | -2.554 | 0 | 0 |
Armox 600[ | 1580 | 958 | 0.175 | 0.00877 | 0.712 | -0.4 | 1.5 | -0.5 | 0 | 0 |
Table 1 Parameters of Johnson-Cookmodel of projectile and target
材料 | A/MPa | B/MPa | n | C | m | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
钨合金[ | 1275 | 624 | 0.12 | 0.016 | 0.94 | 2 | 1.77 | -3.4 | 0 | 0 |
4340钢[ | 719 | 456 | 0.093 | 0.008 | 1.03 | -0.8 | 2.1 | -0.5 | 0.002 | 0.61 |
Mars 190[ | 1193 | 500 | 0.676 | 0.00435 | 1.17 | 0.21 | 7.2 | -5.44 | 0 | 0 |
Armox 500[ | 1470 | 702 | 0.199 | 0.00549 | 0.811 | 0.068 | 5.382 | -2.554 | 0 | 0 |
Armox 600[ | 1580 | 958 | 0.175 | 0.00877 | 0.712 | -0.4 | 1.5 | -0.5 | 0 | 0 |
材料 | ρi/ (kg·m-3) | C0/ (m·s-1) | S1 | γ | a |
---|---|---|---|---|---|
钨合金[ | 17700 | 4029 | 1.44 | 1.58 | 0.011 |
钢 [ | 7850 | 4578 | 1.33 | 1.93 | 0.47 |
Table 2 Equation of state parameters of projectile and target
材料 | ρi/ (kg·m-3) | C0/ (m·s-1) | S1 | γ | a |
---|---|---|---|---|---|
钨合金[ | 17700 | 4029 | 1.44 | 1.58 | 0.011 |
钢 [ | 7850 | 4578 | 1.33 | 1.93 | 0.47 |
Ht/ HBW | σJCmax/ MPa | σfit/ MPa | σm/ MPa | δfit/ % | δm/ % |
---|---|---|---|---|---|
300 | 1152 | 1139 | 1144 | 1.1 | 9.2 |
400 | 1450 | 1492 | 1370 | 2.9 | 5.5 |
500 | 1888 | 1845 | 1716 | 2.3 | 9.1 |
600 | 2182 | 2197 | 2180 | 0.7 | 0.1 |
Table 3 Comparison of strength estimation methods
Ht/ HBW | σJCmax/ MPa | σfit/ MPa | σm/ MPa | δfit/ % | δm/ % |
---|---|---|---|---|---|
300 | 1152 | 1139 | 1144 | 1.1 | 9.2 |
400 | 1450 | 1492 | 1370 | 2.9 | 5.5 |
500 | 1888 | 1845 | 1716 | 2.3 | 9.1 |
600 | 2182 | 2197 | 2180 | 0.7 | 0.1 |
粒子 间距/mm | 侵彻 深度/mm | 侵彻深度 误差/% | 背面 变形量/mm | 背面拉伸 不稳定 |
---|---|---|---|---|
0.80 | 34.3 | 14.3 | 3.9 | 无 |
0.61 | 36.8 | 8.0 | 4.7 | 无 |
0.47 | 39.9 | 0.25 | 6.1 | 弱 |
0.40 | 40.6 | 1.5 | 7.2 | 强 |
0.35 | 41.4 | 3.5 | 7.8 | 强 |
Table 4 Influence of mesh size on simulation results
粒子 间距/mm | 侵彻 深度/mm | 侵彻深度 误差/% | 背面 变形量/mm | 背面拉伸 不稳定 |
---|---|---|---|---|
0.80 | 34.3 | 14.3 | 3.9 | 无 |
0.61 | 36.8 | 8.0 | 4.7 | 无 |
0.47 | 39.9 | 0.25 | 6.1 | 弱 |
0.40 | 40.6 | 1.5 | 7.2 | 强 |
0.35 | 41.4 | 3.5 | 7.8 | 强 |
Ht/HBW | Sr | kr | kσ | σt/MPa |
---|---|---|---|---|
300 | 4.08 | 2.79 | 1.00 | 1152 |
400 | 4.16 | 2.48 | 0.89 | 1288 |
500 | 4.11 | 2.42 | 0.87 | 1637 |
600 | 4.07 | 2.30 | 0.82 | 1799 |
Table 5 Fitting result of resistance force of armour steels
Ht/HBW | Sr | kr | kσ | σt/MPa |
---|---|---|---|---|
300 | 4.08 | 2.79 | 1.00 | 1152 |
400 | 4.16 | 2.48 | 0.89 | 1288 |
500 | 4.11 | 2.42 | 0.87 | 1637 |
600 | 4.07 | 2.30 | 0.82 | 1799 |
vi/ (m·s-1) | 中点头部速度/(m·s-1) | 侵彻深度/mm | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
仿真值 | 计算值 | 相对 偏差/% | 仿真值 | 计算值 | 相对 偏差/% | |
1000 | 358 | 297 | 17.0 | 35.3 | 34.6 | 2.0 |
1200 | 497 | 463 | 6.8 | 57.9 | 59.7 | 3.1 |
1400 | 630 | 624 | 0.9 | 80.1 | 82.3 | 2.7 |
1600 | 776 | 776 | 0.1 | 101.0 | 101.0 | 0.5 |
1800 | 928 | 924 | 0.4 | 118.0 | 115.0 | 2.5 |
Table 6 Comparison of W-Amodel and simulated results of 300HBW target
vi/ (m·s-1) | 中点头部速度/(m·s-1) | 侵彻深度/mm | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
仿真值 | 计算值 | 相对 偏差/% | 仿真值 | 计算值 | 相对 偏差/% | |
1000 | 358 | 297 | 17.0 | 35.3 | 34.6 | 2.0 |
1200 | 497 | 463 | 6.8 | 57.9 | 59.7 | 3.1 |
1400 | 630 | 624 | 0.9 | 80.1 | 82.3 | 2.7 |
1600 | 776 | 776 | 0.1 | 101.0 | 101.0 | 0.5 |
1800 | 928 | 924 | 0.4 | 118.0 | 115.0 | 2.5 |
Ht/HBW | σt/MPa | ||
---|---|---|---|
仿真值 | Tate[ | Recht[ | |
300 | 1152 | 1260 | 1176 |
400 | 1288 | 1680 | 1568 |
500 | 1637 | 2100 | 1960 |
600 | 1799 | 2520 | 2352 |
Table 7 Comparison of calculation methods of equivalent strength
Ht/HBW | σt/MPa | ||
---|---|---|---|
仿真值 | Tate[ | Recht[ | |
300 | 1152 | 1260 | 1176 |
400 | 1288 | 1680 | 1568 |
500 | 1637 | 2100 | 1960 |
600 | 1799 | 2520 | 2352 |
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