破片毁伤效应与防护技术

第 1章绪论001

1．1研究意义002

1．2破片效应研究简史004

1．3问题的提出与分析005

1．4前人工作综述008

1．4．1破片的侵彻与贯彻008

1．4．2破片对炸药装药的撞击起爆011

第 2章钨合金破片对有限厚度金属靶的贯穿极限015

2．1引言016

2．2着靶速度及分类017

2．3有限厚金属靶的破片穿甲试验018

2．3．1弹靶撞击响应现象及分类018

2．3．2试验系统019

2．3．3试验结果及分析023

2．3．4讨论032

2．4破片破坏机理及判据033

2．4．1破片破坏响应现象及机理033

2．4．2破片侵蚀/破碎判据042

2．4．3讨论047

2．5钢靶靶孔孔径计算049

2．5．1靶孔入口处微观表面观察049

2．5．2靶孔孔径计算模型051

2．6有限厚金属靶的破片穿甲数值模拟056

目录2．6．1计算应用程序056

2．6．2应用程序理论058

2．6．3几何模型及离散化058

2．6．4材料描述059

2．6．5计算结果及分析061

2．7钨合金破片穿甲极限能力计算064

2．7．1破片侵彻中的能量转换064

2．7．2极限贯穿厚度计算066

2．8小结067

第3章韧性钢破片高速侵彻高强度低合金钢069

3．1引言070

3．2试验研究用靶体钢力学性能测试与分析071

3．2．1高强度低合金（HSLA）钢简介071

3．2．2试验研究用钢及静力学性能测试072

3．2．3试验研究用靶体钢动态力学性能测试074

3．2．4试验研究用靶体钢的Johnson-Cook模型参数拟合075

3．3试验研究用破片及靶体结构078

3．4试验目的、原理与方法080

3．4．1试验目的080

3．4．2试验原理与方法080

3．5试验内容081

3．6试验结果081

3．7弹道极限v50的分析计算模型083

3．7．1破片侵彻量纲分析083

3．7．2弹道极限分析计算模型084

3．7．3模型检验与修正088

3．8数值仿真模型100

3．9材料描述102

3．9．1材料本构方程102

3．9．2材料状态方程103

3．9．3失效模型104

3．10数值仿真结果及分析104

3．10．1仿真模型检验104

3．10．2破片对6～8 mm厚合金钢靶板的侵彻仿真106

3．10．3弹道极限分析计算模型修正与形式转换109

3．10．4破片贯穿合金钢靶板后剩余速度数值仿真118

3．10．5破片贯穿合金钢靶板后剩余速度工程计算模型124

3．11小结126

第4章韧性钢破片对钢/纤维复合结构侵彻性能分析方法129

4．1引言130

4．2钢、纤维复合（装甲）结构特征131

4．2．1复合（装甲）结构131

4．2．2纤维增强复合材料132

4．3纤维材料性能相关性分析与选择132

4．3．1增强体种类及影响134

4．3．2基体种类及影响136

4．3．3基体含量及影响137

4．3．4纤维增强复合材料的应变率效应139

4．4复合材料选型与力学性能测试141

4．4．1选型试验141

4．4．2力学性能测试142

4．5破片对复合结构侵彻试验研究144

4．5．1试验目的144

4．5．2试验内容145

4．5．3试验结果及分析146

4．5．4分析讨论154

4．6破片侵彻钢/纤维复合结构理论分析模型156

4．6．1无间隔复合结构156

4．6．2有间隔复合结构161

4．7破片对钢/纤维复合结构侵彻数值仿真研究162

4．7．1数值仿真及接触算法162

4．7．2复合材料仿真模型及参数163

4．8破片对无间隔复合结构侵彻效应的数值仿真164

4．8．1仿真计算模型检验164

4．8．2纤维材料板厚度对破片侵彻效应的影响规律165

4．9破片对有间隔复合结构侵彻效应的数值仿真181

4．9．1仿真计算结果检验181

4．9．2纤维材料板厚度对破片穿甲效应的影响规律184

4．10有无间隔条件下复合结构比吸收能对比195

4．11小结198

第5章钢/纤维复合结构抗破片侵彻优化设计方法及应用201

5．1引言202

5．2复合结构防护性能优化设计所关心问题203

5．3钢/纤维复合结构抗破片侵彻优化设计方法204

5．3．1合金钢板与纤维板无间隔层合复合结构204

5．3．2合金钢板与纤维材料板有间隔层合复合结构205

5．4钢/纤维复合结构抗破片侵彻优化设计实例与结果验证207

5．4．1设计实例的防御目标207

5．4．2钢/纤维复合结构尺寸设计207

5．4．3钢/纤维复合结构抗破片侵彻性能验证214

5．5小结216

第6章韧性钢破片对钢/纤维/钢复合结构的侵彻与贯穿效应217

6．1引言218

6．2韧性钢破片对不同夹层材料复合结构侵彻试验219

6．2．1试验系统及方法219

6．2．2试验及结果222

6．2．3讨论224

6．3韧性钢破片对不同特征复合结构的侵彻与贯穿226

6．3．1不同结构特征复合结构的破片穿甲试验227

6．3．2不同特征复合结构的破片穿甲数值模拟234

6．3．3临界贯穿条件下的能量转换237

6．4韧性钢破片剩余速度、动能消耗与着速的相关性245

6．4．1破片剩余速度与着速的相关性245

6．4．2破片动能消耗与着速的相关性248

6．5小结255

第7章超高强度弹体钢的动力学行为257

7．1引言258

7．2试验用材料简介259

7．335CrMnSiA钢准静态力学性能260

7．3．1准静态拉伸测试260

7．3．2准静态压缩测试261

7．3．3准静态加载下35CrMnSiA钢断口组织分析263

7．435CrMnSiA钢SHPB动态压缩测试264

7．4．1试验原理与装置264

7．4．2试验结果与分析265

7．4．3中应变率下35CrMnSiA钢失效行为分析269

7．4．4一维应力状态下35CrMnSiA钢失效判据269

7．535CrMnSiA钢平板撞击试验研究272

7．5．1试验原理与装置272

7．5．2试验结果与分析280

7．5．3高压高应变率下35CrMnSiA钢可逆α→ε相变294

7．6小结298

第8章大质量超高强度弹体钢破片对低碳合金钢的侵彻效应301

8．1引言302

8．23种低碳合金钢的化学组分及静、动态力学性能303

8．2．1化学组成及热处理工艺303

8．2．2准静态力学性能304

8．2．3动态压缩性能306

8．335CrMnSiA钢对低碳合金钢侵彻试验结果及分析309

8．3．1试验原理与装置309

8．3．2试验结果与分析309

8．43种低碳合金钢失效行为与判据312

8．4．13种低碳合金钢金相组织分析312

8．4．235CrMnSiA钢弹体高速撞击下3种低碳合金钢的

失效判据315

8．5高速撞击下超高强度合金钢平头圆柱弹体损伤演化规律317

8．5．1回收35CrMnSiA钢弹体剩余质量变化规律317

8．5．2超高强度合金钢弹体损伤演化规律322

8．6小结326

第9章破片对柱面薄壳装药的引爆/引燃329

9．1引言330

9．2柱面薄壳装药的破片撞击试验331

9．2．1试验系统及方法332

9．2．2试验及结果335

9．2．3靶标内受损炸药的微观观察337

9．2．4讨论339

9．3柱面薄壳装药破片撞击引爆/引燃机制341

9．3．1壳体屏蔽装药的撞击引爆/引燃机制341

9．3．2柱面薄壳装药破片撞击引爆数值模拟343

9．3．3柱面薄壳装药破片撞击后冲击波效应引爆阈值377

9．3．4讨论382

9．4薄壳装药破片撞击后机械效应引爆/引燃相关性383

9．4．1壳体材料对装药引爆/引燃响应特征的影响383

9．4．2破片材料对装药引爆/引燃响应特征的影响387

9．4．3小结390

9．5薄壳装药破片撞击引爆/引燃判据390

9．5．1薄壳装药破片撞击引爆/引燃判据表征390

9．5．2薄壳装药破片冲击引爆/引燃判据验证393

9．6小结395

参考文献397

索引426