理论教育 侵彻阻力模型的研究和应用

侵彻阻力模型的研究和应用

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:弹丸侵彻靶板过程中的阻力主要由静阻力和动阻力组成。静阻力系指速度无限小的弹丸侵彻靶板时,弹丸单位面积所受的阻力。典型静阻力计算模型如图1.22所示,弹丸直径为2a,侵入钢靶距离x,由于弹丸侵彻速度无限小,可忽略弹丸所受摩擦力。则弹丸高速侵彻钢板时,动阻力Pxv可表述为

侵彻阻力模型的研究和应用

弹丸侵彻靶板过程中的阻力主要由静阻力和动阻力组成。静阻力系指速度无限小的弹丸侵彻靶板时,弹丸单位面积所受的阻力。典型静阻力计算模型如图1.22所示,弹丸直径为2a,侵入钢靶距离x,由于弹丸侵彻速度无限小,可忽略弹丸所受摩擦力。静阻力F可表述为

图1.22 典型静阻力计算模型

式中,F为弹丸所受静阻力;P为侵彻钢板过程中弹丸单位面积所受阻力。

假设弹丸发生纯弹性变形,根据修正胡克定律,弹丸侵入距离为x时,变形能E可表述为

式中,n为修正系数。

硬度指数D定义为变形能与弹丸侵入钢靶体积之比,可表述为

需要指出的是,硬度指数与压坑形状无关,仅由金属状态决定。钢板抗力P和硬度指数D的关系可表述为

变形功T可表述为

式中,P′为材料所承受的载荷;l为弹丸侵彻深度。

另外,变形功T也可通过布氏硬度指数的形式表述:

式中,r为弹丸半径。

由式(1.74)和式(1.75)可得(www.daowen.com)

若以布氏硬度来表示硬度值,则

式中,P0为弹丸初始碰撞钢靶时所承受的单位阻力。

根据上述分析,可获得中厚钢板上单位静阻力和侵彻距离x的关系,如图1.23所示,其中h0为钢板厚度。

图1.23 单位静阻力与侵彻距离关系

图1.23中曲线的解析形式可表述为

对应边界条件

弹丸侵彻钢板时静阻力Px0可表述为

动阻力Pxv和弹丸速度v关系可表述为

式中,b=ρ/gPx0;ρ为钢板材料密度。

则弹丸高速侵彻钢板时,动阻力Pxv可表述为

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