新型藥型罩材料的動態(tài)力學(xué)性能研究.pdf

1、伴隨著新型防護(hù)技術(shù)的使用，使得現(xiàn)階段裝甲作戰(zhàn)車輛的抗打擊能力得到提升。這對現(xiàn)階段破甲戰(zhàn)斗部的毀傷威力提出了嚴(yán)峻的考驗。通過實驗表明，將藥型罩材料的晶粒組織細(xì)化，可顯著改善射流的穩(wěn)定性，增加有效射流的長度，延緩射流的斷裂時間。通過劇烈塑性變形技術(shù)加工細(xì)晶材料，為純銅藥型罩的晶粒細(xì)化提供了有效途徑。目前，針對藥型罩加工所用細(xì)晶純銅材料而言，力學(xué)性能研究還不是很完善。因此開展藥型罩用細(xì)晶純銅材料在動態(tài)載荷下的力學(xué)性能研究、及超高壓沖擊加載情況

2、下的壓縮特性研究，具有十分重要的科研意義?？蔀榧?xì)晶材料在破甲戰(zhàn)斗部領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論參考。
　　本文將細(xì)晶藥型罩加工過程當(dāng)中，三種不同狀態(tài)的細(xì)晶純銅材料作為研究對象。從準(zhǔn)靜態(tài)拉伸、不同應(yīng)變率加載下的動態(tài)拉伸、超高壓沖擊壓縮等方面，分析了三種材料的力學(xué)性能，并建立了細(xì)晶純銅材料的三項式物態(tài)方程。根據(jù)實驗測量結(jié)果，對細(xì)晶純銅的材料模型參數(shù)和狀態(tài)方程參數(shù)進(jìn)行了擬合。采用數(shù)值模擬的方法，對粗晶和細(xì)晶兩種材料藥型罩的射流形態(tài)、不同炸高下的侵

3、徹威力進(jìn)行分析。最后通過靜破甲實驗來驗證仿真參數(shù)的正確性。研究得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)研究了三種細(xì)晶純銅材料的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸性能，ECAP8和ECAP8+CR之后的純銅屈服強度分別達(dá)到360MPa和400MPa，較粗晶的70MPa提升明顯。在動態(tài)載荷加載下，ECAP8的屈服強度達(dá)到530MPa。隨著動態(tài)加載應(yīng)變率的變化，ECAP8純銅表現(xiàn)為負(fù)應(yīng)變率效應(yīng)，ECAP8+CR+Treated純銅則符合典型的正應(yīng)變率效應(yīng)。
　　

4、(2)采用二級輕氣炮作為加載，對細(xì)晶純銅材料在70-320GPa范圍內(nèi)的沖擊壓縮性能進(jìn)行測量，采用電探針技術(shù)測量了樣品當(dāng)中的沖擊波速D，利用阻抗匹配法得到了波后粒子速度u，擬合得到D=4.007(±0.06)+1.485(±0.02)u。根據(jù)Born-Oppenheimer近似建立了細(xì)晶銅材料的三項式物態(tài)方程，并計算求解了細(xì)晶純銅的Grüneisen系數(shù)隨比體積變化的關(guān)系γ=2.07(V/V0)，相關(guān)的冷能冷壓方程參數(shù)Q=56.7GPa

5、、q=9.905。
　　(3)利用擬合得到的材料參數(shù)，數(shù)值模擬分析了兩種材料對于射流斷裂時間、侵徹威力的影響。結(jié)果顯示，細(xì)晶藥型罩形成的射流斷裂時間更長，連續(xù)性更好。并且在不同炸高條件下，細(xì)晶純銅藥型罩的侵徹威力始終優(yōu)于粗晶純銅。
　　(4)為了驗證仿真結(jié)果的正確，選取仿真最佳炸高160mm，進(jìn)行靜破甲對比實驗。實驗結(jié)果顯示，細(xì)晶藥型罩平均穿深280mm，仿真結(jié)果為267mm，二者誤差4.9％，證明了仿真結(jié)果的正確性。與實驗