鎢合金的制備及動(dòng)態(tài)性能研究.pdf

1、本論文主要研究鎢合金材料從制備到應(yīng)用的數(shù)值模擬和理論實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)如何通過(guò)有效的方法提高鎢合金粉末的等離子制備性能進(jìn)行了分析，數(shù)值計(jì)算了通過(guò)等離子炬方法制備超微鎢粉過(guò)程中的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng);鎢粉在等離子燒結(jié)過(guò)程中的溫度場(chǎng)和致密過(guò)程，及溫度場(chǎng)與材料細(xì)微觀性能和力學(xué)性能之間的關(guān)系。將制備出的鎢合金成品和不同靶板進(jìn)行不同溫度下的動(dòng)態(tài)的拉伸、壓縮和剪切實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)一定的數(shù)值方法擬合得到不同材料的參數(shù)，將實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)值模型添加到LS-DYNA數(shù)值計(jì)算

2、軟件計(jì)算了鎢合金長(zhǎng)桿彈高速侵徹不同靶板侵徹過(guò)程中彈體和靶板的力學(xué)性能，為高比重鎢合金長(zhǎng)桿彈的研制和性能研究提供一定的理論數(shù)值支持。全文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)研究了利用等離子炬制備超微鎢粉的過(guò)程。根據(jù)傳熱學(xué)Navier-Stocks方程以及電磁理論，在高頻感應(yīng)等離子炬中建立了電熱以及流體耦合控制方程，通過(guò)添加有限外場(chǎng)簡(jiǎn)化對(duì)向量勢(shì)邊界條件的描述，首次利用多場(chǎng)耦合軟件通過(guò)有限元方法對(duì)制粉過(guò)程中的電熱效應(yīng)以及流體熱交互耦合進(jìn)行了數(shù)

3、值模擬，得到了高頻等離子炬氣動(dòng)過(guò)程中的速度場(chǎng)以及溫度場(chǎng)，并依據(jù)一定輸入功率下高頻感應(yīng)等離子炬的特征探討了在實(shí)際制粉過(guò)程中的一些參數(shù)。
　　(2)研究了利用等離子燒結(jié)技術(shù)制備鎢塊體材料過(guò)程中的溫度場(chǎng)及其對(duì)成品的性能影響。根據(jù)傳熱學(xué)以及電磁理論，在放電等離子體燒結(jié)的典型燒結(jié)條件下建立了電熱耦合控制方程，利用有限元方法對(duì)鎢粉試樣在燒結(jié)中的電熱效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到燒結(jié)過(guò)程中電流密度，能量密度以及溫度場(chǎng)分布，并使用一種適用于導(dǎo)電粉體的等

4、離子燒結(jié)機(jī)制解釋了燒結(jié)過(guò)程中的一些現(xiàn)象。
　　(3)采用自制冷卻及加溫設(shè)備和Hopkinson缸、桿分離式直接拉伸裝置、Hopkinson動(dòng)態(tài)壓縮裝置和沖塞裝置測(cè)試了鎢合金、鋼及鋁材料在不同溫度下的動(dòng)態(tài)拉伸、壓縮及剪切性能。采用不同材料模型對(duì)幾種材料的動(dòng)態(tài)拉伸、壓縮及剪切性能進(jìn)行分析，擬合出不同材料數(shù)值模型的參數(shù)，并對(duì)材料斷口的微觀形貌進(jìn)行了分析，為研究鎢合金彈體侵徹性能提供理論和數(shù)值基礎(chǔ)。
　　(4)將得到的數(shù)值模型輸入到

5、LS-DYNA程序中，采用顯式動(dòng)力學(xué)有限元計(jì)算方法研究了高速鎢合金長(zhǎng)桿彈對(duì)鋼/鋁復(fù)合板的侵徹過(guò)程，并對(duì)1000-3000m/s范圍內(nèi)鎢合金長(zhǎng)桿彈對(duì)物理非對(duì)稱半無(wú)限混凝土的超高速侵徹及損傷進(jìn)行了分析，采用在超高速撞擊下混凝土Johnson-Holmquist模型分析了彈體和靶板的損傷破壞和能量消耗情況。模型能夠有效的模擬巖石及混凝土在高速?zèng)_擊下的成坑、層裂及裂紋擴(kuò)展，長(zhǎng)桿彈在侵徹中存在彈道偏移和本身變形，給出估算彈體破壞形式臨界速度的方法