穿甲爆破彈對不同材料靶板的侵徹仿真

肖振東

【摘 要】為獲得穿甲爆破彈對不同材料靶板的侵徹情況，基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件，以靶板的厚度參數(shù)為仿真變量，建立穿甲爆破彈及靶板模型，進行數(shù)值模擬，再現(xiàn)了侵徹過程。得到了彈丸穿靶狀態(tài)受力云圖、炸藥所受應力情況和彈丸穿靶的剩余速度等結論，為半穿甲彈結構的設計提供了依據(jù)。

【關鍵詞】穿甲爆破彈；侵徹；數(shù)值模擬

【Abstract】In order to research the simulation of armor-piercing explosive projectile on penetration target plate with different material，based on ANSYS/ls-dyna finite element analysis software，to the thickness of the target board variable parameters for simulation，armor blasting and target plate model， numerical simulation， the penetration process. The target state stress nephogram， explosive projectile wearing by stress conditions and residual velocity of projectile wearing a target such as conclusion， provide the basis for armor-piercing explosive projectile design of the penetration.

【Key words】Armor-piercing explosive projectile； Penetration； Numerical simulation

現(xiàn)代戰(zhàn)爭是多兵種聯(lián)合體系化作戰(zhàn)，信息化和機械化程度高，具有推進速度快、防護能力強等特點[1-3]。戰(zhàn)場上的自行火炮、步兵戰(zhàn)車、裝甲運送車等半硬目標迅速增加，其防護能力相當于厚度在15～60mm之間的裝甲鋼板[4-5]。彈丸穿甲作用的大小在很大程度上取決于鋼甲的抗力，而鋼甲的抗力取決于其物理性能和機械性能。侵徹效果與靶板強度有關，本文針對不同的靶板材料進行侵徹對比。

1 侵徹方案的設計

為獲得穿甲爆破彈對不同材料靶板的侵徹情況，設計3種方案，方案1、方案2、方案3考慮的是靶板材料對侵徹能力的影響。對比分析對于不同材料靶板的侵徹情況。方案1、方案2、方案3針對不同的靶板材料進行侵徹對比，強度極限分別為1000MPa、600MPa、800MPa，著角均為0°，著速為900m/s，靶厚為15mm。各模型的基本參數(shù)如表1所示：

2 侵徹結果及對比分析

2.1 模型建立

彈丸靶板定義約束完成后的模型如圖1所示：

彈體材料本構模型選取Johnson-Cook模型，其數(shù)學表達式為：

2.2 數(shù)值模擬

圖2、圖5、圖8為方案1在t=0？滋s、t=150？滋s、t=300？滋s和t=400？滋s四個時刻的應力云圖，圖3、圖6、圖9為彈丸速度時程曲線，圖4、圖7、圖10為炸藥應力時程曲線。

由圖2可以看到，彈丸侵徹靶板過程中，彈丸頭部發(fā)生了變形，靶板發(fā)生了花瓣形的破壞，并伴有少量碎片。

根據(jù)圖2、圖5和圖8可以看到，同一侵徹時刻，靶板強度極限越小，侵徹越容易發(fā)生。并且彈頭部均發(fā)生了輕微的變形，靶板發(fā)生了花瓣型破壞，產生了較小塞塊。但是這3種模型均對靶板產生了預期的效果。3種方案彈丸剩余速度見表2。

根據(jù)表2可以得到，隨著靶板強度極限的增加，彈丸速度的損失越大，損失幅度分別為5.22%、5.49%、6.26%。可以看出隨著靶板材料強度極限的增加，可以增強靶板的抗侵徹能力。

根據(jù)圖4、圖7和圖10可以得到，彈丸變形對于炸藥的擠壓應力均未超過42MPa，說明炸藥在侵徹過程中是安全的，不會發(fā)生早炸。

3 結論

著靶角度、速度相同的情況下，對于不同靶板材料的強度極限，提高靶板的強度極限，可以增強靶板的抗侵徹能力，但這種抗侵徹能力的增強會隨著靶板強度的增加越來越不明顯。

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[責任編輯：王楠]