3-40 舰舷结构与均质靶板的等效方法

唐 平 金建明 邢建川

　　解决穿甲实验用靶与舰舷目标结构间的一致性, 寻找一种较精确的等效关系，为反舰战斗部技术指标合理论证提供理论依据，使实验设计更具针对性和适用性。对于一个给定的弹头打击可能的不同目标，影响穿靶的因素有众多方面，例如：撞击速度( 弹速) v₀、弹着角q 、靶板材料与尺寸等，对于舰舷结构，还存在弹头作用于舰舷不同结构区域上的随机性。应用LS－DYNA3D程序进行弹头撞击舰舷结构与均质靶板的侵彻计算分析是本课题研究的基本方法之一。

　　用作计算模型的弹头是带切割环的，设定质量为300kg、直径为f 400mm。舰舷结构则是由侧舷板、肋骨与纵骨组成的加筋板，取侧舷板厚度d_侧舷板＝20mm；肋骨为T型, 240mm´160mm´16.7mm(高´宽´厚)；纵骨为G型，133mm´40mm´6.7mm(高´宽´厚)。计算弹速主要取值v₀＝267.2m/s( Ma 0.8) 、334.0m/s( Ma 1.0) 两种。弹着角q 主要取值为0°、30°、60° 三种。取均质靶板的厚度d_均质靶板＝20、25、30、35mm四种。

　　用编号K表征舰舷不同结构区域上的弹着点，K＝1( 也叫做弹着点1) 表示弹着于既无肋骨也无纵骨处，K＝2表示弹着于肋骨与纵骨交汇处，K＝3表示弹着于纵骨处但与肋骨不交，K＝4表示弹着于肋骨处但与纵骨不交。对舰舷结构或均质靶板，都取四边简支。

　　考虑材料在冲击载荷作用下的率相关特性，材料的本构关系采用与应变率相关的各向同性强化模式。用侵蚀接触算法；将等效应变的设定值作为材料的失效判据。考虑不同弹速、弹着角与弹着点或板厚等因素，共计算了63种工况，其中关于弹头撞击舰舷结构有24种工况，关于弹头撞击均质靶板有39种工况。用TAURUS后处理器捕取了穿靶图像，刚体速度曲线，动能、内能、滑动能、沙漏能等曲线，应变、应力等值分布图等。

　　综合分析，可得到基本等效情况：

　　(1) 弹头撞击均质靶板，对应d_均质靶板=20mm的临界速度为Ma=0.6，对应d_均质靶板=25mm的临界速度为Ma=0.8，对应d_均质靶板=30mm、正击靶的临界速度为Ma =0.8，对应d_均质靶板=35mm的临界速度Ma³ 1.0；

　　(2) 在正击靶(q = 0°) 情况下，弹头撞击d_均质靶板=20mm均质靶板的结果与弹头撞击舰舷结构弹着点1的结果十分接近；弹头撞击舰舷结构，弹着点1结果与弹着点3或弹着点4的结果间差别不大，但它们与弹着点2的结果差别相当大；

　　(3) 弹速Ma =1.0可看作弹头能穿透舰舷结构的临界速度。当弹速为Ma =1时，若弹着角q ≤60°，不论弹着点如何，弹头都可过靶。当弹速为Ma=0.8时，若弹着角q=60° ，弹头仅在弹着点1可以过靶，对于弹着点3、4不能完全过靶，对于弹着点2情况不能过靶。

　　关于等效关系的公式表达，将进一步通过能量分析及概率统计分析并利用此计算结果与相似分析结合作指导所设计实验结果对比后给出。