弹体侵彻过载特性研究综述.doc

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1、弹体侵彻过载特性研究综述*基金项目：国家自然科学基金项目（10672186）作者简介：孙桂娟（1982—），女，博士研究生，研究方向为材料动力学与结构抗爆技术E-mail:haoyue@bit.edu.cn孙桂娟1,2何翔2刘瑞朝2张庆明1黄家蓉2王幸2杨建超21.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京1000812.总参工程兵科研三所，洛阳471023摘要：弹体侵彻过载特性研究是钻地武器战斗部设计的技术基础，我国在侵彻过载特性研究方面基础较为薄弱，已成为制约某些型号武器研制发展的重大“瓶颈”问题之一。详细介绍了弹体侵彻过载特性的国内

2、外研究现状，指出了现阶段侵彻过载特性研究存在的问题及发展趋势。关键词：弹体；侵彻；过载中图分类号：TJ430.6文献标识码：A1引言弹体侵彻是非常复杂的动力学问题，国内外学者针对侵彻效应问题开展了大量的研究工作并取得了丰硕的成果[1-3]。纵观侵彻研究历史，其研究方法大致可以分为以下三类：经验法，对试验数据进行综合回归分析并建立计算弹体侵彻结果的经验公式，如美国国防研究委员会（NDRC）公式、美陆军水道试验站（WES）公式及俄罗斯“别列赞”公式等；解析法，又称近似分析法，对材料本构方程和基本方程做出某些简化并建立相应的工程模型，如已比较成熟的

3、空腔膨胀理论（CET）和微元面力法（DAFL）等；数值法，利用数值计算方法与计算机结合对侵彻效应问题进行数值仿真，主要有有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）、有限体积法（FVM）和离散元法（DEM）等。国内外学者对弹体侵彻效应的研究大多针对侵彻深度等终了参数，而对于弹体侵彻过程中细节问题的研究则不多。6弹体在侵彻靶体过程中，由于受到靶体阻力作用而具有的负加速度，通常称为弹体的侵彻过载。现代常规钻地武器在钻地过程中所承受的过载要远远大于在空气中飞行时的过载，达到104g~105g量级。高g值过载对钻地武器的研制提出了更高的要求：弹体材料的力

4、学性能要能满足对靶体的侵彻要求、战斗部的装药安定性要能满足高过载的要求、引信强度要能承受侵彻过程中的高过载、同时为了追求最佳炸点深度引信延时要与侵彻行程相互协调。针对上述要求，作为武器研制者必须对弹体的侵彻过载特性有清楚的认识，才能进行有针对性的设计，从而保证弹体在侵彻过程中不会变形破坏、战斗部装药不会误爆、引信不会由于高速撞击而破坏并且在最佳炸点深度起爆以达到对目标物的最大破坏效果等。由于历史原因，目前，我国在弹体侵彻过载特性研究方面基础薄弱，不能满足武器研制发展的需求，甚至成为某些型号武器研制中的重大“瓶颈”问题之一。因此开展弹体侵彻过载

5、特性研究十分迫切，具有非常重要的意义。本文就弹体侵彻过载特性研究的国内外发展现状、存在的问题及发展趋势作详细介绍。2研究现状国内外对弹体侵彻的研究已取得了很多成果，但大多是针对侵彻深度等终了参数，而专门针对弹体侵彻过载特性的研究则起步较晚。20世纪60年代开始进行了一些初步的侵彻过载特性研究，但系统的研究是从第一次海湾战争开始，此后国内外各研究机构不仅注重侵彻终了参数的研究，同时也关注弹体的侵彻过载特性研究。国外现状：国外诸多研究机构针对弹体侵彻过载特性开展了一系列研究工作，主要是通过试验研究和理论分析等方法。试验研究方面：1991年，美国空

6、军（USAF——UnitedStatesAirForce）利用弹载轴向加速度传感器[4]，测量了弹体垂直侵彻由砂层和31MPa钢筋混凝土组成的地下多层结构时的过载。试验中，弹体质量为55kg，直径为3.35in，由105mm榴弹炮发射，弹速为205m/s，试验测得的刚性弹体最大过载为27000g。1992年，美国圣地亚实验室的Forrestal等人[6]进行了弹体垂直侵彻半无限土壤的试验，弹体质量为23.1kg，直径为95.25mm，由152mm榴弹炮发射，弹速为280m6/s。试验采用弹内数字存储法测得了刚性弹体的侵彻过载时程曲线，由于土壤

7、较软，强度较低，试验测得的过载峰值在1200g左右。2002年，Forrestal等[7]又进行了弹体垂直侵彻强度为23MPa和39MPa两种混凝土靶标时过载的测量。试验弹体质量为13kg，直径为76.2mm，弹速为140~460m/s。试验前在弹腔内装有过载记录仪，测得最大刚性弹体过载为13000g，。2006年，Frew和Forrestal等[8]完成了同一弹体对同强度三种不同直径的混凝土靶标的侵彻试验。试验研究了混凝土靶标直径对弹体侵彻深度和侵彻过载的影响，发现靶体直径对侵彻深度影响可忽略不计，而弹体侵彻过载随着靶标直径的减小则有较小的

8、下降。从上面分析可以看出，国外主要是通过大量实测的侵彻过载曲线得到侵彻过程中的过载特性参数，呈现出弹内存储测试、侵彻速度较低、过载峰值较小、侵彻历程较短的特点。理论