[发明专利]平头空心弹低速正侵彻下薄钢板弹道极限速度的计算方法

说明书

本发明涉及一种平头空心弹低速正侵彻下薄钢板弹道极限速度的计算方法，根据战斗部和防护结构的具体情况，确定平头空心弹体与靶板的几何尺寸和材料参数；确定弹道极限速度附近靶板的变形位移场；根据弹体和靶板的变形破坏特征，计算弹体和靶板的变形能：包括弹体的塑性变形能、剪切冲塞能、靶板的塑性变形能，弹体的塑性变形能包括墩粗变形和空心部分的内凹变形所消耗的能量；基于能量守恒原理确定平头空心弹正侵彻下薄钢板的弹道极限速度。本发明方法对靶板的弹道极限速度进行有效预测，以判断平头空心弹体能否穿透靶板或者靶板是否能够实现对弹体的有效阻拦，也能为弹道冲击实验或数值仿真方法提供有效参考以减少实验次数或仿真计算时间。

技术领域

本发明涉及毁伤和防护技术领域，具体涉及一种基于能量法求解弹道极限速度的理论计算方法。

背景技术

穿甲侵彻过程是非常复杂的力学行为，弹靶相互作用的影响因素较多，例如弹体形状，弹靶材料强度比，弹径与板厚比，弹体速度等，不同条件下弹体的侵彻性能和靶板的失效模式存在较大差别。

弹道极限速度是判断弹体能否穿透靶板的依据，在毁伤及防护领域均具有重要意义。当弹体初始速度大于弹道极限速度时，弹体能够穿透靶板；当初始速度小于弹道极限速度时，弹体则不能穿透靶板，因此弹道极限速度对防护结构的设计起着关键作用。在防护领域，许多核心任务就是假定战斗部初始速度一定，设计有效的防护装甲结构以实现对战斗部的有效阻拦，其中的关键技术就是设计有效的阻拦结构使得弹道极限速度大于战斗部的初始速度，从而保证战斗部无法穿透靶板。因而对弹道极限速度进行有效评估至关重要。

目前针对平头空心弹正侵彻下靶板的弹道极限速度评估主要采用弹道冲击实验或者数值仿真方法。然而弹道冲击实验需要消耗巨大的人力和物力资源；而数值仿真方法则需耗费大量的计算资源和时间，且由于有限元仿真计算过程受网格大小的影响较大，其弹体和靶板材料模型的不确定性，因此其计算精确度和可靠性需要进一步验证。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种平头空心弹低速正侵彻下薄钢板弹道极限速度的计算方法，它是一种基于能量守恒原理的理论计算方法，能较好地预测弹体正侵彻下靶板的弹道极限速度，以判断弹体能否穿透靶板或者靶板是否能够实现对弹体的有效阻拦。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种平头空心弹低速正侵彻下薄钢板弹道极限速度的计算方法，包括以下步骤：

步骤1，根据战斗部和防护结构的具体情况，确定平头空心弹体与靶板的几何尺寸和材料参数；

步骤2，确定弹道极限速度附近靶板的变形位移场；

步骤3，根据弹体和靶板的变形破坏特征，计算弹体和靶板的变形能：

弹体和靶板的变形能包括弹体的塑性变形能E_pp、弹靶作用过程中的剪切冲塞能E_s、靶板的塑性变形能E_tp，所述弹体的塑性变形能E_pp包括墩粗变形和空心部分的内凹变形所消耗的能量；

步骤4，基于能量守恒原理确定平头空心弹正侵彻下薄钢板的弹道极限速度：

根据能量守恒原理，即弹体在侵彻靶板前的动能等于弹体侵彻靶板后弹体与冲塞块的动能、弹体的塑性变形能E_pp、剪切冲塞能E_s、靶板的塑性变形能E_tp之和，建立关于平头空心弹正侵彻下薄钢板的弹道极限速度的方程式，并求解弹道极限速度。