球形弹丸超高速撞击靶板时背表面材料破碎的数值模拟分析

郝伟江 龙仁荣 张庆明 陈利 龚自正

郝伟江, 龙仁荣, 张庆明, 陈利, 龚自正. 球形弹丸超高速撞击靶板时背表面材料破碎的数值模拟分析[J]. 高压物理学报, 2019, 33(2): 024102. doi: 10.11858/gywlxb.20180651
引用本文: 郝伟江, 龙仁荣, 张庆明, 陈利, 龚自正. 球形弹丸超高速撞击靶板时背表面材料破碎的数值模拟分析[J]. 高压物理学报, 2019, 33(2): 024102. doi: 10.11858/gywlxb.20180651
HAO Weijiang, LONG Renrong, ZHANG Qingming, CHEN Li, GONG Zizheng. Numerical Simulation Analysis of Back Fragmentation of Sphere by Hypervelocity Impact[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2019, 33(2): 024102. doi: 10.11858/gywlxb.20180651
Citation: HAO Weijiang, LONG Renrong, ZHANG Qingming, CHEN Li, GONG Zizheng. Numerical Simulation Analysis of Back Fragmentation of Sphere by Hypervelocity Impact[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2019, 33(2): 024102. doi: 10.11858/gywlxb.20180651

球形弹丸超高速撞击靶板时背表面材料破碎的数值模拟分析

doi: 10.11858/gywlxb.20180651
基金项目: 国家自然科学基金(11521062)
详细信息
    作者简介:

    郝伟江(1991-),男,硕士,主要从事材料与结构冲击动力学研究. E-mail: godlovehwj@163.com

    通讯作者:

    龙仁荣(1982-),男,博士,副教授,主要从事材料与结构冲击动力学研究. E-mail: longrenrong@bit.edu.cn

  • 中图分类号: O383

Numerical Simulation Analysis of Back Fragmentation of Sphere by Hypervelocity Impact

  • 摘要: 选取合适的材料状态方程和强度模型,通过数值模拟分析超高速撞击下弹丸材料的破碎行为。弹丸的破碎主要有两种:稀疏波引起的层裂和材料在高压作用下的碎裂。由于层裂影响和高压影响下弹丸的破碎方式不同,导致两种情况下材料产生的碎片形状和大小不同。分析球形弹丸在撞击靶板过程中压力脉冲的传播及衰减形式发现:在弹丸和靶板尺寸相同的情况下,弹丸中压力脉冲的脉宽基本保持不变,而峰值压力随着撞击速度的增加而增加;在撞击速度相同的情况下,弹丸中压力脉冲的峰值压力基本不变,而压力脉冲的脉宽随着靶板厚度的增加而增加。弹丸中传播的压力脉冲与后期弹丸背表面的层裂相关,其峰值及变化速率直接影响背表面层裂厚度,其脉宽直接影响背表面沿弹丸径向的层裂深度。得到层裂厚度以及层裂破碎方式的影响区域,对研究后期碎片云分布有重要参考价值。

     

  • 图  数值模拟和实验结果对比

    Figure  1.  Comparison of numerical simulation and experimental results

    图  撞击后不同时间压力曲线变化

    Figure  2.  Pressure curves at different time after impact

    图  弹丸内部峰值压力随时间衰减曲线

    Figure  3.  Internal peak pressure of projectile decays with time

    图  不同速度弹丸的内部压力云图

    Figure  4.  Internal pressure nephogram of projectile with different speeds

    图  不同速度弹丸的压力脉冲曲线

    Figure  5.  Pressure pulse curve of projectile with different speeds

    图  不同靶板厚度下弹丸内压力云图

    Figure  6.  Pressure nephogram of projectile with different target thicknesses

    图  不同靶板厚度下弹丸内部压力脉冲曲线

    Figure  7.  Internal pressure pulse curve of projectile with different target thicknesses

    图  不同速度工况下弹丸背表面层裂情况(弹丸局部)

    Figure  8.  Spallation of sphere’s back surface under different speed conditions (one part of the projectile)

    图  不同靶板厚度下弹丸背表面层裂(弹丸局部)

    Figure  9.  Spallation of sphere’s back surface with different target thicknesses (one part of the projectile)

    表  1  Al2024-T351材料的Johnson-Cook本构模型参数

    Table  1.   Johnson-Cook model parameters for Al2024-T351

    A/MPaB/MPaCmnTroom/KTmelt/K
    2654260.01510.34300775
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    表  2  Al2024-T351材料的Mie-Grüneisen状态方程参数

    Table  2.   Mie-Grüneisen state equation parameters for Al2024-T351

    ρ0/(g·cm-3)C0/(m·s-1)SΓ0
    2.78553281.3382
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-15
  • 修回日期:  2018-11-08

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