弹道极限

摘要： 为校验考虑屈服阶段的本构模型和Lode相关断裂准则的有效性,在一级轻气炮上开展了直径为5.95 mm的平头钢性弹侵彻4 mm厚Q355B钢靶板试验,获得了弹体贯穿靶板的断裂行为和弹道极限。并开展了平面应变和扭转试验,标定了Lode无关MJC断裂准则和Lode相关ASCE断裂准则参数。在ABAQUS软件中对打靶试验建立三维有限元模型,对靶板的断裂行为进行研究,验证了考虑屈服阶段MxJ-C-Q本构模型和ASCE断裂准则的有效性,并探讨了Lode参数对Q355B钢的变形和断裂的影响。结果表明,采用MJC断裂准则预报高估了断裂应变其弹道极限比试验值高约38.36%;而采用Lode相关ASCE断裂准则预报的弹道极限、剩余速度以及断裂行为,与试验结果吻合较好。

摘要： 为研究高硬度钢板抗不同着角钨球的侵彻性能及破坏模式,通过弹道枪进行了∅8 mm、∅11 mm钨合金球形破片以0°、20°、40°着角撞击厚度为6 mm、8 mm的高硬度钢板试验,得到了极限贯穿速度v_(50);分析了钨球轴向径向变形及靶板失效模式与撞击速度的关系,发现高硬度钢板失效模式主要为压缩开坑破坏和沿厚度方向剪切破坏。采用有限元方法对试验进行了模拟,验证了数值模型及参数的合理性,并运用数值模拟方法研究了撞击着角对靶板吸能模式影响,结合试验数据,修正已有极限贯穿速度计算公式。结果表明:随侵彻着角增大,极限贯穿速度提高,且着角越大,极限贯穿速度增长越快;随着角增大,靶板吸能模式逐渐由压缩开坑向剪切冲塞过渡,且着角大于50°时,剪切冲塞耗能将超过压缩开坑耗能;修正后极限贯穿速度计算公式适用范围更广、精度更高,具有较好工程应用价值。

摘要： 针对液舱结构在高速撞击下的防护毁伤问题,以液舱弹道极限及舱壁形变为指标,基于实验和数值仿真相结合的方法,对平头弹撞击作用下含水位置及含水量对液舱结构抗撞击性及水锤效应的影响进行了研究.结果表明:半水状态下,液舱含水位置可有效影响液舱的弹道极限速度、舱体结构破坏程度及弹体的速度衰减程度.液舱含水位置后移导致其弹道极限出现明显降低,且液舱后壁变形也随之增大.此外,液舱贯穿后,弹体剩余速度随着舱内含液位置后移而增大,且其差值随着弹体初始速度的增加而逐渐减小.

摘要： 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维织物由于高模量、高强度、低密度等特点,被广泛应用于爆炸破片防护领域。基于Abaqus有限元分析方法,根据UHWMPE二维织物弹道冲击实验结果,建立UHMWPE二维织物的细观数值模型,并在细观纱线模型中考虑边界固定方式及尺寸效应的问题,同时开展弹道实验,对数值模型进行校正。鉴于细观纱线模型的纤维织物尺寸较小时对二维织物抗弹性能影响较大,而增加纤维织物尺寸带来了更多计算成本,建立细观-宏观混合尺度模型。该模型在提高计算效率的同时,其计算结果与实验结果具有良好的一致性。基于混合尺度模型,比较二维织物在不同头部形状弹丸(平头、尖头、球头)冲击下的弹道性能并与实验结果对比,主要评估参量为弹道极限和织物失效形式。结果表明:二维编织物抗平头弹冲击性能最优;在100 m/s以下的低速冲击下,抗尖头弹冲击性能较球头弹更优;在100 m/s以上的高速冲击下,抗球头弹冲击性能较尖头弹更优。

摘要： 为研究斜撞击下6061-T651铝合金薄板的失效机理,利用一级轻气炮进行半球形弹以不同撞击角度(0°、15°、30°、45°)斜撞击单层铝合金薄板的冲击试验,获取对应的靶板的弹道极限速度和失效特性。结果表明:在弹体及靶板尺寸形状相同的情况下,随着撞击角度的增大,靶板的弹道极限先减小后增大,撞击角度为15°时,铝合金靶板的弹道极限最低,靶板的失效模式也逐渐由花瓣开裂过渡为拉伸撕裂破坏。此外,在同一撞击角度下,靶板的损伤情况也会受到弹体速度大小的影响。

摘要： 研究典型立方体破片对装甲钢的弹道极限(V_(50))影响规律,对战斗部毁伤元威力评估具有重要意义。通过弹道冲击试验获取了质量为8 g的立方体破片在90°着角时,对10 mm厚616装甲钢的V_(50)。基于数值模拟与试验结果的一致性,研究了着靶姿态对3种典型质量(3 g、5 g、8 g)立方体破片,侵彻装甲钢V_(50)的影响规律。结果表明,立方体破片侵彻装甲钢的V_(50)存在波动区间,立方体破片着靶角度的变化,改变了破片着靶截面比动能,影响了穿靶V_(50)。着靶截面积越大,相应的穿靶V_(50)越大;随着破片质量的增加,V_(50)逐渐减小,且侵彻装甲钢V_(50)对着靶姿态越敏感,V_(50)波动区间变大。

摘要： M855A1是一种采用新型穿甲弹结构的小口径步枪弹,较M855步枪弹主要优化了硬目标穿甲与软目标杀伤性能。为研究其穿甲性能,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同射程下M855A1步枪弹侵彻结构钢靶板、装甲钢靶板的过程进行数值仿真,分析穿甲过程中弹头与钢靶板的变形和损伤演化,并对射程与极限穿透厚度的关系进行函数拟合,拟合精度高于99%。结果表明,M855A1步枪弹能基本满足现代小口径步枪弹对穿甲性能的需求,其结构在低速、薄靶条件下对弹体动能、质量的利用效率较高。

摘要： 为研究聚甲基丙烯酰亚胺(Polymethacrylimide, PMI)泡沫对2A12-T4铝合金双层板抗高速冲击性能的影响,利用一级气炮进行半球形弹体撞击接触式双层铝合金叠层板和铝合金/PMI/铝合金无粘合夹层板的高速冲击实验,获取靶板的弹道极限速度和损伤特性。结果表明,在铝合金板厚度相同的情况下,PMI泡沫夹层通过增加靶板的刚度,限制了铝合金板的塑性变形,减少了冲击能量的吸收,降低了2A12-T4铝合金双层板的抗侵彻性能。此外,PMI泡沫夹层对靶板抗侵彻性能的影响随着弹体速度的增加而减小。

摘要： 使用Abaqus/Explicit有限元分析软件,开展平头弹撞击不同厚度双层TC4钛合金板数值模拟,研究双层TC4钛合金板撞击失效特性与失效模式随厚度变化规律及机理.通过对比撞击试验与仿真结果,验证数值模型和参数的有效性.在此基础上与等厚度单层TC4钛合金板的抗侵彻性能进行对比,结果表明,对于12.68 mm直径的平头弹,在靶板厚度2～16 mm内,双层结构的弹道极限与总厚度近似呈线性关系.由于单层靶板在4～ 10 mm内随着厚度增加,弹道极限无明显变化,所以等厚接触式双层结构在该厚度范围相比单层靶有明显的优势.在总厚度为8 mm时,双层靶优势最为明显,弹道极限相比单层靶提高了43％左右.

摘要： 为研究钨球对防弹衣加人体等效靶的侵彻性能,利用12.7 mm弹道枪对钨球侵彻三级软体防弹衣加25 mm厚红松靶开展了实验研究;在此基础上,利用LS-DYNA3D软件对侵彻过程及破坏机理进行了分析,并研究了钨球质量变化对弹道极限及靶板能量吸收的影响;依据量纲分析建立了钨球侵彻防弹衣加红松木复合靶的穿靶能量公式,推导了钨球的弹道极限公式.研究结果表明:0.17、0.21、0.44 g的小钨球侵彻防弹衣加红松木复合靶的弹道极限分别为742.3、692.9、570.1 m/s;侵彻过程中,防弹衣以基体开裂、纤维断裂和拉伸分层破坏为主,纤维层面内出现类似"十"字型的损伤,松木靶以剪切和冲塞剥落破坏为主;随着钨球质量的增加,弹道极限呈幂函数形式降低,靶板的能量吸收率逐渐降低;钨球穿靶能量公式及弹道极限公式的计算结果与实验结果吻合良好,可分别用于计算不同侵彻速度下的穿靶能量和不同质量钨球的弹道极限.

摘要： 为了研究铝蜂窝夹芯三明治结构的弹道防护特性,设计实施了一系列速度在100-250m/s之间的弹道冲击实验.研究了在不同冲击速度、面板厚度、夹芯密度和弹丸头部形状等条件下,该结构的能量吸收特性和弹道极限.结果表明,铝蜂窝夹芯能有效提高三明治板的抗弹能力,并且在结构参数相同时,该夹层板的能量吸收能力随着弹速的提高而增大.可见其对高速弹丸防护能力的提高更加显著.此外,在弹速相同时,结构对平头弹丸的能量吸收低于圆头和尖头弹丸.

摘要： 碳纤维增强金属复合物作为轻质结构在导弹壳体和航天飞行器等方面应用广泛.本文设计了两种碳纤维增强铝合金层合板结构(CRALL)来提高碳纤维复合物(CFRP)的抗冲击性能.通过平头弹丸弹道冲击试验获得了等厚度的碳纤维复合物(CFRP)和碳纤维增强铝合金层合板结构(CRALL)的弹道极限和弹丸穿透时靶板的能量吸收.通过对比可以发现两种碳纤维增强铝合金层合板结构(CRALL)的弹道极限和能量吸收能力明显高于等厚度等碳纤维复合物(CFRP).研究设计的4mm厚度CRALL3/2结构在平头弹丸冲击下的弹道极限能达到2.5mm铝合金Al2024-T3的弹道极限,且靶板能量吸收能力高于等厚度的铝合金Al2024-T3效果.

摘要： 结构撞击动力学问题是武器装备等领域的重要研究内容,其中多层防护结构抗弹体侵彻特性的影响因素较多.本文通过一级气体炮进行撞击实验,得到了总厚度相同的叠层金属铝薄靶抗刚性平头动能弹侵彻的弹道极限,并对靶体的抗侵彻特性进行了研究.结果表明,对于同种薄铝靶结构,侵彻时间是控制靶体抗侵彻性能的最重要指标,而其由靶体的损伤与失效模式所决定.对于不同叠层铝靶结构,靶体分层对抗侵彻性能的影响最大,层数越多则性能越差;靶体叠层顺序对抗侵彻性能也有一定影响,对于相同层数的结构,厚板越靠前则性能越好.

摘要： 钢板被广泛用于构建防护结构，大量的文献报道了单层金属靶的防护性能，而对双层金属靶，特别是对间隙式双层金属板的报道却很少。本文利用轻气炮进行了半球形头杆弹正撞击由两层1 mm厚A3钢板组成的接触式和具有100 mm以及6 mm间隙的间隙式双层靶的实验研究，得到了这几种结构的初始-剩余速度曲线以及弹道极限。实验表明：(1) 三种形式双层靶的均发生充塞，并且伴随较大的结构变形，能量主要由撕裂、弯曲和膜变形消耗；(2) 单层板的弹道极限高于等厚接触式及间隙式板的弹道极限；(3)间隙大小对间隙式板抗侵彻性能影响不大；(4) 接触式双层靶的弹道极限大于间隙式双层靶的弹道极限。

摘要： 本文利用Florence模型，研究了双层陶瓷复合装甲的优化计算。对Florence模型的弹道极限理论计算值与试验数据进行了对比，讨论了Florence模型的适用范围。已知靶板材料和子弹参数，分两种情况对靶板的优化计算进行了讨论。一种情况是在给定靶板总厚度条件下，得到了弹道极限速度随面板与背板厚度比的变化曲线；另一种情况是在给定面密度条件下，得到了弹道极限速度随面板与背板厚度比的变化曲线，最后得到了面板和背板最佳匹配范围。

摘要： 采用AUTODYN流体编码，对钢弹丸以O.14～6.Okm/s的速度撞击碳纤维增强复合材料(carbon fibre reinforcedpoIymer，简称CFRP)进行了数值模拟研究，对CFRP板的弹道极限、碎片云形貌、能量吸收特性等进行了分析，其结果与试验吻合较好.这说明数值模型建立合理.数值模拟研究得出以下几个结论：(1)当撞击能量大于弹道极限阈值时，CFRP板对动能吸收的百分比趋于一常数；(2)当碰撞速度大于1.2km/s时，等效穿孔直径与碰撞速度呈线性增加关系；(3)当碰撞速度大于1.2km/s时，等效穿孔直径与Chrjstiansen能量参数呈线性增加关系.

摘要： 高强高模聚乙烯(UHIMPE)复合材料具有许多优异性能，在航空航天领域有着广泛的应用前景。本文利用二级轻气炮，开展了UHIMPE复合材料Whipple防护结构超高速碰撞实验，并与相同面密度的硬铝2A12进行了对比，对前板开孔和后板破坏情况进行了测量和观察。根据实验结果定性分析了UHIMPE复合材料防护结构弹道极限曲线的走向；实验结果同时表明UHlMPE复合材料小能更有效地破碎弹丸，有着比硬铝2A12更差的防护性能。

摘要： 通过实验研究，发现射弹以冲塞模式贯穿厚钢板，与混凝土侵彻贯穿机理有根本区别。着重分析了射弹侵彻厚钢板形成剪切带的机理和条件，建立了弹道极限的半经验计算方法。研究结果对于抗破片侵彻的钢板构件选材与设计有一定指导意义。

摘要： 飞机结构撞击损伤的预测对飞机战伤抢修具有重大意义.本文从弹道极限、剩余速度、剩余质量、未击穿及击穿条件下损伤尺寸预测等方面对飞机结构撞击损伤的预测进行综述,并对损伤预测的发展趋势进行分析,提出今后损伤预测研究的主要方向和手段.

摘要： 利用LS-DYNA有限元软件模拟了平头弹垂直冲击作用下平纹织物的动态响应，分析了织物的变形、纱线断裂、冲击载荷以及能量吸收特性，讨论了不同冲击速度对织物动态响应的影响。结果表明：平头弹冲击作用下织物的破坏形式为弹体边缘的剪切破坏，在弹体贯穿织物过程中，纱线应变能、纱线动能和摩擦耗散能是弹体动能转变的主要能量形式。结果还表明，当弹体冲击速度小于临界速度时，织物吸收的能量随冲击速度的增加而增大，弹体冲击速度大于临界速度时织物吸收的能量逐渐降低。本文数值模拟结果与已有实验结果进行了对比，分析表明平头弹冲击织物时的横向偏移变形和吸能特性曲线均吻合较好。

摘要： 本发明公开了一种柱形弹丸撞击下空间碎片防护结构弹道极限方程获取方法，包括等效原则转化、仿真计算、确定速度分段点、定义形状系数、形状系数方程拟合、获得柱形弹丸弹道极限方程等步骤，通过将形状系数方程分别带入仿真计算的方程获得可表征不同长径比柱形弹丸撞击效应的弹道极限方程。通过本发明获得的柱形弹丸弹道极限方程，只需少量试验进行校准、修正，就可为工程设计提供参考，具有明显的实用价值。

摘要： 本发明公开了一种飞机机身金属平板弹道结构极限速度计算方法，包括步骤：一、根据子弹与金属平板材料的力学性能试验获得金属平板的本构参数；二、根据子弹侵彻金属平板试验和经验公式推算金属平板弹道极限预估速度；三、在有限元软件中建立子弹侵蚀金属平板的有限元模型；四、有限元分析中输入子弹的输入初速度，获取子弹侵蚀金属平板后的初次子弹剩余速度；五、判断子弹侵蚀金属平板后的初次子弹剩余速度是否等于0；六、子弹穿透金属平板下的金属平板弹道结构极限速度计算；七、子弹未穿透金属平板下的金属平板弹道结构极限速度计算。本发明快速准确地对金属平板的弹道极限速度进行有效计算，节省了大量的人力与物力资源。

摘要： 本发明涉及一种平头弹低速正侵彻下薄钢板弹道极限速度的计算方法，根据战斗部和防护结构的具体情况，确定弹体与靶板的几何尺寸和材料参数；确定弹道极限速度附近靶板的变形位移场；根据弹体和靶板的变形破坏特征，计算弹体和靶板的变形能：弹体和靶板的变形能包括弹体的塑性变形能、剪切冲塞能、靶板的塑性变形能，弹体的塑性变形能主要为弹体的墩粗变形所消耗的能量；基于能量守恒原理确定平头弹正侵彻下薄钢板的弹道极限速度。本发明方法对靶板的弹道极限速度进行有效预测，以判断弹体能否穿透靶板或者靶板是否能够实现对弹体的有效阻拦，也能为弹道冲击实验或数值仿真方法提供有效参考以减少实验次数或仿真计算时间。

摘要： 本发明涉及一种平头空心弹低速正侵彻下薄钢板弹道极限速度的计算方法，根据战斗部和防护结构的具体情况，确定平头空心弹体与靶板的几何尺寸和材料参数；确定弹道极限速度附近靶板的变形位移场；根据弹体和靶板的变形破坏特征，计算弹体和靶板的变形能：包括弹体的塑性变形能、剪切冲塞能、靶板的塑性变形能，弹体的塑性变形能包括墩粗变形和空心部分的内凹变形所消耗的能量；基于能量守恒原理确定平头空心弹正侵彻下薄钢板的弹道极限速度。本发明方法对靶板的弹道极限速度进行有效预测，以判断平头空心弹体能否穿透靶板或者靶板是否能够实现对弹体的有效阻拦，也能为弹道冲击实验或数值仿真方法提供有效参考以减少实验次数或仿真计算时间。

摘要： 本发明公开了一种无间隙双层金属机匣的弹道极限计算方法，首先设置双层金属机匣总厚度，获取叶片的效力系数；然后进行叶片撞击双层金属机匣的数值仿真试验，获取不同内外层机匣厚度比下的弹道极限；再进行数据拟合，修正无间隙双层金属机匣弹道极限计算模型；最后根据修正的模型计算任意内外层机匣厚度比的弹道极限。本发明的无间隙双层金属机匣的弹道极限模型对机匣的弹道极限有较好的预测效果，经参数修正的理论模型与真实打靶试验、数值仿真结果吻合良好，对实际机匣的预研设计具有重要价值。

摘要： 本发明公开了一种飞机机身金属平板弹道结构极限速度计算方法，包括步骤：一、根据子弹与金属平板材料的力学性能试验获得金属平板的本构参数；二、根据子弹侵彻金属平板试验和经验公式推算金属平板弹道极限预估速度；三、在有限元软件中建立子弹侵蚀金属平板的有限元模型；四、有限元分析中输入子弹的输入初速度，获取子弹侵蚀金属平板后的初次子弹剩余速度；五、判断子弹侵蚀金属平板后的初次子弹剩余速度是否等于0；六、子弹穿透金属平板下的金属平板弹道结构极限速度计算；七、子弹未穿透金属平板下的金属平板弹道结构极限速度计算。本发明快速准确地对金属平板的弹道极限速度进行有效计算，节省了大量的人力与物力资源。

摘要： 本发明提供了一种基于MJC模型预测钛合金失效模式和弹体弹道极限的方法，属于钛合金动态特性研究技术领域。本发明在现有预测钛合金失效模式和弹体弹道极限方法的基础上增加线性体积粘性系数、沙漏控制系数和二次体积粘性系数，通过限定这三种系数的数值范围，解决了现有预测方法存在单元失效导致结果不准确的问题，从而进一步提高了预测的准确性。实施例的结果显示，采用本发明提供的方法得到的弹道极限为152.5m/s，实际弹道极限为158.5m/s，误差仅为3.8％；采用本发明提供的方法得到的钛合金板的裂纹长度为72mm，实际裂纹长度为70mm，误差仅为2.9％。

摘要： 本发明公开了一种层合板在球头弹撞击下的弹道极限速度预测方法，计算层合板总体响应破坏模式与局部化破坏模式之间的转换临界条件值T

摘要： 本发明涉及一种平头空心弹低速正侵彻下薄钢板弹道极限速度的计算方法，根据战斗部和防护结构的具体情况，确定平头空心弹体与靶板的几何尺寸和材料参数；确定弹道极限速度附近靶板的变形位移场；根据弹体和靶板的变形破坏特征，计算弹体和靶板的变形能：包括弹体的塑性变形能、剪切冲塞能、靶板的塑性变形能，弹体的塑性变形能包括墩粗变形和空心部分的内凹变形所消耗的能量；基于能量守恒原理确定平头空心弹正侵彻下薄钢板的弹道极限速度。本发明方法对靶板的弹道极限速度进行有效预测，以判断平头空心弹体能否穿透靶板或者靶板是否能够实现对弹体的有效阻拦，也能为弹道冲击实验或数值仿真方法提供有效参考以减少实验次数或仿真计算时间。

摘要： 本发明涉及一种平头弹低速正侵彻下薄钢板弹道极限速度的计算方法，根据战斗部和防护结构的具体情况，确定弹体与靶板的几何尺寸和材料参数；确定弹道极限速度附近靶板的变形位移场；根据弹体和靶板的变形破坏特征，计算弹体和靶板的变形能：弹体和靶板的变形能包括弹体的塑性变形能、剪切冲塞能、靶板的塑性变形能，弹体的塑性变形能主要为弹体的墩粗变形所消耗的能量；基于能量守恒原理确定平头弹正侵彻下薄钢板的弹道极限速度。本发明方法对靶板的弹道极限速度进行有效预测，以判断弹体能否穿透靶板或者靶板是否能够实现对弹体的有效阻拦，也能为弹道冲击实验或数值仿真方法提供有效参考以减少实验次数或仿真计算时间。