3-54  不同类型弹丸侵彻性能数值模拟比较

屈  明

用数值试验方法，对Ø25.3 mm、不同长径比、不同壁厚比、用三段焊接连接方式设计的6种类型弹丸在不同着靶条件下，侵彻混凝土的弹靶破坏、弹体结构力学响应等方面进行了较为全面和系统的比较研究。

计算中，混凝土采用Johnson-Holmquist损伤材料模型，弹体材料采用弹塑性硬化材料模型。获得了6种类型弹丸在不同着靶条件下侵彻混凝土的弹靶破坏图像，以及侵彻深度、速度和过载等量随时间的变化曲线，同时得到了弹体结构动力学响应信息，着重考察了各种类型弹丸在不同着靶条件下，弹体头部、前后连接等部位的应力的响应历程，以及弹体在不同速度下正/斜侵彻条件下的弹体变形特征等。其中，前后焊接部位的典型应力响应特征见图1。

研究表明：弹丸侵彻深度数值计算结果与Forrestal利用空腔膨胀理论、弹丸采用刚性假定所得结果较接近。数值计算中，弹丸除头部较小的区域外、不存在永久变形，表明了弹丸在接近刚性的前体下，弹丸侵深的数值预测与理论预测符合得较好。在弹体结构响应方面，弹体不同部位的响应随着靶条件的改变而复杂变化，但无论何种结构参数的弹型在何种着靶条件下，弹体连接部位的响应都在弹性范围内，说明在给定着靶速度和角度范围内，弹丸连接设计是满足结构动力学设计要求的，弹丸具备良好的侵彻性能。

另外，分析表明：弹体结构设计参数，如不同长径比、不同壁厚比、弹体连接位置等，对弹丸结构响应都存在影响，同时，在斜侵彻中，弹丸长径比对弹体的弯曲响应的影响较大(见图1)。因此，较大的长径比弹体应该严格控制弹丸侵彻的初始着角，以防止弹体侵彻过程中形成弯曲，降低弹丸侵彻性能，并防止产生弯曲破坏。