钨合金破片对钢板和铝板的高速穿甲实验及数值模拟

研究钨合金破片对有限厚钢板和铝板的穿甲效应. 采用12.7 mm滑膛弹道枪,57.5 mm/14.5 mm二级轻气炮以及通靶速度测试装置组成实验系统进行3g（直径7 mm）球形钨合金破片对9.64,11.78,14.81,15.89和17.9 mm厚Q235A钢板和10.16,20.38 mm厚2A12铝板的穿甲实验,通过实验获得球形钨合金破片对不同厚度金属板的弹道极限以及对Q235A钢板的极限贯穿厚度;采用扫描电镜（SEM）对实验后回收破片进行了微观结构特征观察,分析了不同弹靶作用条件下钨合金破片的失效机理. 进行了与实验相同弹靶结构的数值模拟研究,通过数值模拟研究了破片对金属板侵彻过程中的阻力变化特征. 结果表明,钢板较高的密度是存在极限贯穿厚度的主要原因.     

钨合金球形破片侵彻DFRP靶板的试验研究

为研究钨合金球形破片对DFRP靶板的侵彻规律,利用弹道枪动加载设备,研究了两种质量的钨合金球形破片对不同厚度DFRP靶板的侵彻. 根据弹道试验结果,获得了弹道极限速度和靶板面密度的关系,并利用量纲分析法得到了弹道极限速度的经验关系式,其预测值与试验结果吻合较好;分析了DFRP靶板在钨合金球体高速撞击下的主要破坏模式及细观吸能机制,并且获得靶板面密度和钨合金球形破片的初始撞击速度对弹道吸能的影响规律.      

壳体材料对破片穿甲威力的影响

对某型战斗部分别使用铝合金和钛合金壳体时破片穿甲能力进行了研究,发现破片相同时,钛合金壳体降低了其破片穿甲率。根据破片穿甲理论,提出对破片进行优化,提高其打击比动能,即提高破片存速并降低其打击面积的方法来解决钛合金壳体对破片穿甲率的影响,并通过数值模拟和靶场试验对其可行性进行研究。结果表明,优化后破片的极限穿深得到了提高,有效地解决了钛合金壳体对破片穿甲率影响的问题。     

预制破片对空中目标杀伤威力分析

文中建立了预制破片对空中目标杀伤威力的模型。初步计算出某口径榴弹在不同尺寸下、距爆心不同距离处、对不同厚度的防护装甲侵彻时所需临界速度,总结出破片存速随飞行距离变化规律、最大侵彻深度与破片尺寸、破片存速的关系,为弹丸的优化设计提供理论依据。     

破片质量对钨合金破片侵彻威力的影响

防空反导导弹战斗部主要利用破片毁伤元撞击、穿孔等实施对目标的毁伤目的,钨合金破片由于具有高密度、高强度特点而被广泛应用于防空反导战斗部,根据侵彻理论,破片质量是影响类立方体钨合金破片侵彻和贯穿能力的重要因素。利用理论计算、数值仿真和试验验证相结合的方法开展了不同质量钨合金立方体破片对Q235A钢板的侵彻能力的研究,结果表明破片侵彻能力随着质量的增加,试验结果均略低于理论计算结果,且质量越低偏差越大。利用试验结果对理论公式进行了初步修正。     

混凝土靶的侵彻与穿甲理论

以笔者先前提出的控制刚性弹侵彻动力学的两个无量纲数(即撞击函数I和弹头形状函数N)为基础, 综述了笔者及其合作者在混凝土靶的侵彻与穿甲方面的理论模型工作,包括量纲分析、深层侵彻、浅层撞击,素混凝土靶的正/斜穿甲等,并进而拓展到钢筋混凝土靶的情形.给出了目前该领域国外的研究进展.     

活性破片战斗部威力评价方法

针对活性破片战斗部设计和威力指标论证,从活性破片毁伤机理和毁伤模式出发,提出了一种活性破片战斗部威力评价方法,并建立了相应的威力评价模型.算例分析表明,以燃油箱为打击目标,同口径活性破片战斗部威力半径比钢破片战斗部提高2.8倍.活性破片密度、单枚活性破片质量和杀伤动能等对活性破片战斗部威力半径有显著影响.增加活性破片密度、采用高格尼常数炸药,有利于进一步增大活性破片战斗部的威力半径.     

高密度活性破片碰撞双层靶毁伤效应

 采用弹道碰撞实验,对高密度冷压成型和烧结硬化PTFE/Al/W活性破片正碰撞双层间隔铝板毁伤效应问题进行研究。实验结果表明,在高速碰撞条件下,活性破片对前靶的作用主要体现为动能贯穿破坏,与前靶相比,后靶毁伤更为严重,表现为更大的穿孔尺寸和毁伤面积,并伴随有显著的隆起及裂纹等结构破坏。引入裂纹扩展理论,分析了碰撞速度及靶板厚度对活性破片动能侵彻和爆炸作用联合毁伤效应的影响,从机理上揭示了后靶结构毁伤行为和效应。     

壳体材料性能对预控破片威力的影响

采用局部淬火技术对40Cr和40Cr Mn Si B壳体进行预制破片。考察了淬硬层组织和冲击功变化特征,最后分析了壳体材料性能对预控破片威力的影响规律。研究结果表明:由于瞬间的重熔-凝固作用,两种壳体的淬硬层组织主要为针状马氏体,晶粒细化但冲击功下降,脆化倾向明显。40Cr Mn Si B钢由于较好的淬透性和强韧性匹配,局部淬火后材料的韧性优于于40Cr钢,有利于壳体发生大幅度膨胀变形,使预控破片获得更多的动能,造成更强的破坏作用,与破片威力实验结果相吻合。     

反应破片对中厚铝合金靶的侵彻效应研究

 研究反应破片对中厚铝合金靶的侵彻效应。设计了一种单发反应破片侵彻效应研究的试验装置,研究了反应破片在不同撞击速度下对中厚铝合金靶的侵彻效应;并利用AUTODYN-2D软件建立了反应破片侵彻中厚铝合金靶板效应的数值模拟方法。结果表明:Al/PTFE反应破片在高速撞击下具有动能和化学能双重毁伤效应,在1346~1645m/s的撞击速度下可发生点火和能量释放,在20mm厚铝合金靶上形成3.41~6.51mm的侵孔,在此基础上开展的数值模拟结果与试验结果也有较好吻合。     

钢球侵彻钛合金靶板弹道极限速度

研究钢球垂直侵彻TC4和TA7钛合金靶板的弹道极限速度υ50，并建立了不同弹靶条件下υ50经验关系．实验结果表明：在钛合金靶板厚度一定的条件下，υ50随钢球直径呈指数规律递减；在钢球直径一定的条件下，υ50随钛合金靶板厚度呈指数规律递增；在相同实验条件下，TC4靶板的υ50明显大于TA7靶板．这对飞机目标等效靶研究及其易损性分析有重要应用价值．     

基于LS-DYNA的圆柱形破片侵彻靶板有限元分析

采用LS-DYNA的Lagrange算法,选择了适合金属侵彻问题的Johnson-Cook材料模型,建立了圆柱形破片侵彻钢质靶板的有限元模型。通过对数值运算的结果进行分析,得到了破片对靶板的动态侵彻过程及破片和靶板的变形和损伤、破片和靶板上的等效应力分布和选取单元的应力变化曲线;得到了破片在侵彻过程中的速度、加速度变化曲线。     

一种用于评价和计算杀伤威力的数学模型

建立了一种预制破片战斗部对地面目标杀伤作用场参数的计算模型.运用空间坐标系变换实现了各坐标系参数的变换;推导了在弹体坐标系下战斗部任何一处破片着地的特征参数,利用破片能量和密度准则确定了对地目标杀伤的区域形状和面积.本模型可用于战斗部方案论证中的方案选择及其产品的杀伤威力计算和评价。     

空冷贝氏体钢破片中绝热剪切带的热处理研究

利用HX-1型显微硬度计、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析测试手段,研究Mn-B系空冷贝氏体钢爆破圆筒破片中绝热剪切带热处理后的显微硬度和微观形貌特征.结果表明:热处理导致绝热剪切带中储存能量释放使绝热剪切带硬度下降,800℃热处理后绝热剪切带硬度最低,300℃热处理后绝热剪切带白亮特征减弱,800℃热处理后绝热剪切带白亮特征完全消失,与基体融为一体.     

非理想情况下半波长线路稳态功率极限的研究

稳态功率极限是半波长输电线路功率传输特性的一个重要方面。首先给出了稳态功率极限的定义,随后通过传输线理论推导了考虑损耗、长度偏移、频率偏移后稳态功率极限的解析公式;并计算分析了这些因素对稳态功率极限的影响规律。考虑损耗后的稳态功率极限不再是无损情况下的无穷大;但仍能达到数倍自然功率,因而稳态功率极限并不是限制功率输送的因素。最后分析了过电压对输送功率的限制;并给出了建议的负载阻抗的取值范围。针对某特高压线路参数的计算结果表明:长度偏移或频率偏移(偏离量均≤10%)会使稳态功率极限至多降低为原来的30%左右。线路长度取半波长,频率取工频50 Hz时,稳态功率极限取到极大值。若过电压要保持在1.3以内,建议负载阻抗的幅值不小于特征阻抗。负载阻抗角在[π/12,π/4]范围内取值,此时,首末端电压比在1.1以内。     

钨球正撞击下低碳钢板的极限贯穿厚度研究

研究低碳钢板在钨球正撞击下的极限贯穿厚度.采用6射弹弹道极限试验数据处理方法通过试验获得Φ6.0 mm（93 W）、Φ7.0 mm（93 W）、Φ6.0 mm（95 W）和Φ7.5 mm（95 W）共4种钨球对6种不同厚度Q235A钢板正撞击下的弹道极限速度和极限贯穿厚度范围.采用Autodyn软件进行了同试验条件下的数值仿真,仿真模型被验证后,通过仿真获得了极限贯穿厚度范围,同时分析了钨球正撞击侵彻过程中的能量转换规律.基于能量守恒,建立了钨球对低碳钢板正撞击下极限贯穿厚度的计算模型.采用所建立的计算模型计算得到:Φ6.0 mm（93 W）、Φ7.0 mm（93 W）、Φ6.0 mm（95 W）和Φ7.5 mm（95 W）4种钨球正撞击下Q235A钢板的极限贯穿厚度分别为16.95,19.17,17.30,21.50 mm,计算结果与试验和数值仿真所获得范围误差不大于10%.研究结果为杀爆战斗部毁伤元的设计提供了基础数据以及方法支撑.      

利用增强子样DNA片段提高几丁酶基因的表达

将来源于环状芽孢杆菌（Bacillus cirulans)C-2中增强子样DNA片段插入质粒pCHT1的几丁酶基因5’－端，构建成重组质粒pCHTX^ 和pCHTX^-。将含pCHT1,pCHTX^ 和pCHTX^-质粒的大肠杆菌转化子分别点种在几丁质平板上，不同菌株产生了不同大小的水解圈。利用比色法测定不同菌种的几丁酶活性发现，在大肠杆菌中，该片段的插入可促进几丁酶基因的表达，而在枯草杆菌中则没有明显的增强作用。