[發明專利]一種平頭彈低速正侵徹下薄鋼板彈道極限速度的計算方法

有效

• 申請號: 201710839863.1
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107742007B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 陳長海;徐偉;侯海量;李茂
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發明涉及一種平頭彈低速正侵徹下薄鋼板彈道極限速度的計算方法，根據戰斗部和防護結構的具體情況，確定彈體與靶板的幾何尺寸和材料參數；確定彈道極限速度附近靶板的變形位移場；根據彈體和靶板的變形破壞特征，計算彈體和靶板的變形能：彈體和靶板的變形能包括彈體的塑性變形能、剪切沖塞能、靶板的塑性變形能，彈體的塑性變形能主要為彈體的墩粗變形所消耗的能量；基于能量守恒原理確定平頭彈正侵徹下薄鋼板的彈道極限速度。本發明方法對靶板的彈道極限速度進行有效預測，以判斷彈體能否穿透靶板或者靶板是否能夠實現對彈體的有效阻攔，也能為彈道沖擊實驗或數值仿真方法提供有效參考以減少實驗次數或仿真計算時間。

技術領域

本發明涉及毀傷和防護技術領域，具體涉及一種基于能量法求解彈道極限速度的理論計算方法。

背景技術

穿甲侵徹過程是非常復雜的力學行為，彈靶相互作用的影響因素較多，例如彈體形狀，彈靶材料強度比，彈徑與板厚比，彈體速度等，不同條件下彈體的侵徹性能和靶板的失效模式存在較大差別。

彈道極限速度是判斷彈體能否穿透靶板的依據，在毀傷及防護領域均具有重要意義。當彈體初始速度大于彈道極限速度時，彈體能夠穿透靶板；當初始速度小于彈道極限速度時，彈體則不能穿透靶板，因此彈道極限速度對防護結構的設計起著關鍵作用。在防護領域，許多核心任務就是假定戰斗部初始速度一定，設計有效的防護裝甲結構以實現對戰斗部的有效阻攔，其中的關鍵技術就是設計有效的阻攔結構使得彈道極限速度大于戰斗部的初始速度，從而保證戰斗部無法穿透靶板。因而對彈道極限速度進行有效評估至關重要。

目前針對平頭彈正侵徹下靶板的彈道極限速度評估主要采用彈道沖擊實驗或者數值仿真方法。然而彈道沖擊實驗需要消耗巨大的人力和物力資源；而數值仿真方法則需耗費大量的計算資源和時間，且由于有限元仿真計算過程受網格大小的影響較大，其彈體和靶板材料模型的不確定性，因此其計算精確度和可靠性需要進一步驗證。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對上述現有技術存在的不足，提供一種平頭彈低速正侵徹下薄鋼板彈道極限速度的計算方法，它是一種基于能量守恒原理的理論計算方法，能較好地預測彈體正侵徹下靶板的彈道極限速度，以判斷彈體能否穿透靶板或者靶板是否能夠實現對彈體的有效阻攔。

本發明為解決上述提出的技術問題所采用的技術方案為：

一種平頭彈低速正侵徹下薄鋼板彈道極限速度的計算方法，包括以下步驟：

步驟1，根據戰斗部和防護結構的具體情況，確定彈體與靶板的幾何尺寸和材料參數；

步驟2，確定彈道極限速度附近靶板的變形位移場；

步驟3，根據彈體和靶板的變形破壞特征，計算彈體和靶板的變形能：

彈體和靶板的變形能包括彈體的塑性變形能E_pp、彈靶作用過程中的剪切沖塞能E_s、靶板的塑性變形能E_tp，其中彈體的塑性變形能E_pp主要為彈體的墩粗變形所消耗的能量；

步驟4，基于能量守恒原理確定平頭彈正侵徹下薄鋼板的彈道極限速度：

根據能量守恒原理，即彈體在侵徹靶板前的動能等于彈體侵徹靶板后彈體與沖塞塊的動能、彈體的塑性變形能E_pp、剪切沖塞能E_s、靶板的塑性變形能E_tp之和，建立關于平頭彈正侵徹下薄鋼板的彈道極限速度的方程式，并求解彈道極限速度。