3-12 密集破片群冲击靶板的终点效应

钱立新 屈 明

　　密集破片效应可分为机械效应、液压效应、内部爆炸效应、多层靶效应、多破片侵彻效应和多破片对含能部件的引爆效应，其中，最基本的也是最重要的是机械效应，主要体现在破片群穿靶过程中的累积破坏效应和叠加破坏效应。在密集破片发生器静爆穿靶试验研究基础上，对靶板在破片群冲击下的累积破坏现象和机理进行了分析，指出破片群穿靶过程中的冲量和能量沉积速率和持续时间是引发多破片效应的根本因素，也是区分叠加效应和累积效应的标志量，其中，两项关键参数为破片群分布密度和破片群着靶时间差。采用理论分析方法研究了不同参数的破片群作用靶板时累积作用或叠加作用对靶板的损伤，建立了破片群冲击靶板的整体冲剪破坏分析模型，给出累积破坏效应分析的两项判据，并经过试验结果的修正。为进一步检验分析模型，进行了多破片冲击靶板的数值仿真研究。

　　研究表明，密集破片群冲击靶板产生累积破坏效应的机理为破片穿靶过程引发的冲击波叠加及彼此维持与加强。从靶板的破坏过程来看，破片群穿靶产生的冲量和能量沉积速率和持续时间是引发多破片效应的根本因素，也是区分叠加效应和累积效应的标志量，其中，两项关键参数为破片群分布密度和破片群着靶时间差。以单破片终点效应分析为基础建立的破片群冲击靶板的整体冲剪破坏分析模型在一定程度上反应了破片群穿靶过程中的累积破坏机制，累积破坏效应分析的两项判据经修正后与试验结果有一定的符合性，可用于对破片群穿靶的破坏效应和协同作用现象的分析，但定量预估可能存在一定的误差，原因为分析模型引入的假设与实际破片群穿靶现象有一定的差距，特别是在能量分配方面，模型假设与破片群和靶板组成的复杂的能量耗散系统有一定差距。多破片穿靶数值仿真再现了密集破片群穿靶的试验现象，特别是对均匀破片群穿靶的数值模拟反应了靶板破坏现象随破片密度和破片着靶时间差变化的规律(见图1)。通过对靶板累积破坏和叠加破坏现象的分离(针对破片密度和着靶时间差两项关键参数)，证明破片着靶密度对靶板破坏方式的影响更为敏感，即破片群的横向间距(在靶上投影点之间的距离)与纵向间距(在靶板法线方向的距离)相比对靶板破坏现象的影响更大。分析模型有类似的结论。

　　由于破片群穿靶现象的复杂性，无论分析方法还是数值计算方法都表现出较大的分析难度。相对来讲，数值方法有其独到优势，其局限性在于仿真模型的规模必须控制在可求解范围内。至于密集破片群对靶板的毁伤判据，可结合余速判据、历时判据和|值判据，经试验验证和标定，作为具体的破片群/靶板系统中累积破坏发生的判据。目前的模型只能对靶板的破坏类型作出判断，尚不能直接用于对密集破片战斗部的威力评定和目标毁伤研究(特别是针对目标的功能毁伤)，适用的毁伤判据有待进一步探讨。