破片毀傷效應與防護技術

第 1章緒論001
1．1研究意義002
1．2破片效應研究簡史004
1．3問題的提出與分析005
1．4前人工作綜述008
1．4．1破片的侵徹與貫徹008
1．4．2破片對炸藥裝藥的撞擊起爆011
第 2章鎢合金破片對有限厚度金屬靶的貫穿極限015
2．1引言016
2．2著靶速度及分類017
2．3有限厚金屬靶的破片穿甲試驗018
2．3．1彈靶撞擊響應現(xiàn)象及分類018
2．3．2試驗系統(tǒng)019
2．3．3試驗結(jié)果及分析023
2．3．4討論032
2．4破片破壞機理及判據(jù)033
2．4．1破片破壞響應現(xiàn)象及機理033
2．4．2破片侵蝕/破碎判據(jù)042
2．4．3討論047
2．5鋼靶靶孔孔徑計算049
2．5．1靶孔入口處微觀表面觀察049
2．5．2靶孔孔徑計算模型051
2．6有限厚金屬靶的破片穿甲數(shù)值模擬056
目錄2．6．1計算應用程序056
2．6．2應用程序理論058
2．6．3幾何模型及離散化058
2．6．4材料描述059
2．6．5計算結(jié)果及分析061
2．7鎢合金破片穿甲極限能力計算064
2．7．1破片侵徹中的能量轉(zhuǎn)換064
2．7．2極限貫穿厚度計算066
2．8小結(jié)067
第3章韌性鋼破片高速侵徹高強度低合金鋼069
3．1引言070
3．2試驗研究用靶體鋼力學性能測試與分析071
3．2．1高強度低合金（HSLA）鋼簡介071
3．2．2試驗研究用鋼及靜力學性能測試072
3．2．3試驗研究用靶體鋼動態(tài)力學性能測試074
3．2．4試驗研究用靶體鋼的Johnson-Cook模型參數(shù)擬合075
3．3試驗研究用破片及靶體結(jié)構(gòu)078
3．4試驗目的、原理與方法080
3．4．1試驗目的080
3．4．2試驗原理與方法080
3．5試驗內(nèi)容081
3．6試驗結(jié)果081
3．7彈道極限v50的分析計算模型083
3．7．1破片侵徹量綱分析083
3．7．2彈道極限分析計算模型084
3．7．3模型檢驗與修正088
3．8數(shù)值仿真模型100
3．9材料描述102
3．9．1材料本構(gòu)方程102
3．9．2材料狀態(tài)方程103
3．9．3失效模型104
3．10數(shù)值仿真結(jié)果及分析104
3．10．1仿真模型檢驗104
3．10．2破片對6～8 mm厚合金鋼靶板的侵徹仿真106
3．10．3彈道極限分析計算模型修正與形式轉(zhuǎn)換109
3．10．4破片貫穿合金鋼靶板后剩余速度數(shù)值仿真118
3．10．5破片貫穿合金鋼靶板后剩余速度工程計算模型124
3．11小結(jié)126
第4章韌性鋼破片對鋼/纖維復合結(jié)構(gòu)侵徹性能分析方法129
4．1引言130
4．2鋼、纖維復合（裝甲）結(jié)構(gòu)特征131
4．2．1復合（裝甲）結(jié)構(gòu)131
4．2．2纖維增強復合材料132
4．3纖維材料性能相關性分析與選擇132
4．3．1增強體種類及影響134
4．3．2基體種類及影響136
4．3．3基體含量及影響137
4．3．4纖維增強復合材料的應變率效應139
4．4復合材料選型與力學性能測試141
4．4．1選型試驗141
4．4．2力學性能測試142
4．5破片對復合結(jié)構(gòu)侵徹試驗研究144
4．5．1試驗目的144
4．5．2試驗內(nèi)容145
4．5．3試驗結(jié)果及分析146
4．5．4分析討論154
4．6破片侵徹鋼/纖維復合結(jié)構(gòu)理論分析模型156
4．6．1無間隔復合結(jié)構(gòu)156
4．6．2有間隔復合結(jié)構(gòu)161
4．7破片對鋼/纖維復合結(jié)構(gòu)侵徹數(shù)值仿真研究162
4．7．1數(shù)值仿真及接觸算法162
4．7．2復合材料仿真模型及參數(shù)163
4．8破片對無間隔復合結(jié)構(gòu)侵徹效應的數(shù)值仿真164
4．8．1仿真計算模型檢驗164
4．8．2纖維材料板厚度對破片侵徹效應的影響規(guī)律165
4．9破片對有間隔復合結(jié)構(gòu)侵徹效應的數(shù)值仿真181
4．9．1仿真計算結(jié)果檢驗181
4．9．2纖維材料板厚度對破片穿甲效應的影響規(guī)律184
4．10有無間隔條件下復合結(jié)構(gòu)比吸收能對比195
4．11小結(jié)198
第5章鋼/纖維復合結(jié)構(gòu)抗破片侵徹優(yōu)化設計方法及應用201
5．1引言202
5．2復合結(jié)構(gòu)防護性能優(yōu)化設計所關心問題203
5．3鋼/纖維復合結(jié)構(gòu)抗破片侵徹優(yōu)化設計方法204
5．3．1合金鋼板與纖維板無間隔層合復合結(jié)構(gòu)204
5．3．2合金鋼板與纖維材料板有間隔層合復合結(jié)構(gòu)205
5．4鋼/纖維復合結(jié)構(gòu)抗破片侵徹優(yōu)化設計實例與結(jié)果驗證207
5．4．1設計實例的防御目標207
5．4．2鋼/纖維復合結(jié)構(gòu)尺寸設計207
5．4．3鋼/纖維復合結(jié)構(gòu)抗破片侵徹性能驗證214
5．5小結(jié)216
第6章韌性鋼破片對鋼/纖維/鋼復合結(jié)構(gòu)的侵徹與貫穿效應217
6．1引言218
6．2韌性鋼破片對不同夾層材料復合結(jié)構(gòu)侵徹試驗219
6．2．1試驗系統(tǒng)及方法219
6．2．2試驗及結(jié)果222
6．2．3討論224
6．3韌性鋼破片對不同特征復合結(jié)構(gòu)的侵徹與貫穿226
6．3．1不同結(jié)構(gòu)特征復合結(jié)構(gòu)的破片穿甲試驗227
6．3．2不同特征復合結(jié)構(gòu)的破片穿甲數(shù)值模擬234
6．3．3臨界貫穿條件下的能量轉(zhuǎn)換237
6．4韌性鋼破片剩余速度、動能消耗與著速的相關性245
6．4．1破片剩余速度與著速的相關性245
6．4．2破片動能消耗與著速的相關性248
6．5小結(jié)255
第7章超高強度彈體鋼的動力學行為257
7．1引言258
7．2試驗用材料簡介259
7．335CrMnSiA鋼準靜態(tài)力學性能260
7．3．1準靜態(tài)拉伸測試260
7．3．2準靜態(tài)壓縮測試261
7．3．3準靜態(tài)加載下35CrMnSiA鋼斷口組織分析263
7．435CrMnSiA鋼SHPB動態(tài)壓縮測試264
7．4．1試驗原理與裝置264
7．4．2試驗結(jié)果與分析265
7．4．3中應變率下35CrMnSiA鋼失效行為分析269
7．4．4一維應力狀態(tài)下35CrMnSiA鋼失效判據(jù)269
7．535CrMnSiA鋼平板撞擊試驗研究272
7．5．1試驗原理與裝置272
7．5．2試驗結(jié)果與分析280
7．5．3高壓高應變率下35CrMnSiA鋼可逆α→ε相變294
7．6小結(jié)298
第8章大質(zhì)量超高強度彈體鋼破片對低碳合金鋼的侵徹效應301
8．1引言302
8．23種低碳合金鋼的化學組分及靜、動態(tài)力學性能303
8．2．1化學組成及熱處理工藝303
8．2．2準靜態(tài)力學性能304
8．2．3動態(tài)壓縮性能306
8．335CrMnSiA鋼對低碳合金鋼侵徹試驗結(jié)果及分析309
8．3．1試驗原理與裝置309
8．3．2試驗結(jié)果與分析309
8．43種低碳合金鋼失效行為與判據(jù)312
8．4．13種低碳合金鋼金相組織分析312
8．4．235CrMnSiA鋼彈體高速撞擊下3種低碳合金鋼的
失效判據(jù)315
8．5高速撞擊下超高強度合金鋼平頭圓柱彈體損傷演化規(guī)律317
8．5．1回收35CrMnSiA鋼彈體剩余質(zhì)量變化規(guī)律317
8．5．2超高強度合金鋼彈體損傷演化規(guī)律322
8．6小結(jié)326
第9章破片對柱面薄殼裝藥的引爆/引燃329
9．1引言330
9．2柱面薄殼裝藥的破片撞擊試驗331
9．2．1試驗系統(tǒng)及方法332
9．2．2試驗及結(jié)果335
9．2．3靶標內(nèi)受損炸藥的微觀觀察337
9．2．4討論339
9．3柱面薄殼裝藥破片撞擊引爆/引燃機制341
9．3．1殼體屏蔽裝藥的撞擊引爆/引燃機制341
9．3．2柱面薄殼裝藥破片撞擊引爆數(shù)值模擬343
9．3．3柱面薄殼裝藥破片撞擊后沖擊波效應引爆閾值377
9．3．4討論382
9．4薄殼裝藥破片撞擊后機械效應引爆/引燃相關性383
9．4．1殼體材料對裝藥引爆/引燃響應特征的影響383
9．4．2破片材料對裝藥引爆/引燃響應特征的影響387
9．4．3小結(jié)390
9．5薄殼裝藥破片撞擊引爆/引燃判據(jù)390
9．5．1薄殼裝藥破片撞擊引爆/引燃判據(jù)表征390
9．5．2薄殼裝藥破片沖擊引爆/引燃判據(jù)驗證393
9．6小結(jié)395
參考文獻397
索引426