高冲击下含预制损伤金属膜的损伤模式及响应机理

摘要

含预制损伤金属膜片在高冲击作用下的损伤模式直接影响二级轻气炮能否实现高冲击效应。本文基于二级轻气炮实验装置，采用耦合欧拉-拉格朗日（Coupled Euler-Lagrange, CEL）方法来模拟爆炸冲击波对含预制损伤的金属膜片的作用，通过对金属膜片刻槽深度和刻槽长度的控制，设计了不同结构形式的膜片，探索了在爆炸冲击载荷作用下不同结构膜片的损伤形式及子弹运动规律。研究表明：随着刻槽深度的增加，含预制损伤的金属膜片更加容易发生断裂和穿孔失效，子弹速度、加速度以及位移随之增大。刻槽长度呈现两种不同的影响，刻槽长度较小时，膜片的断裂失效集中在一个较小的孔洞，冲击波以更集中的方式穿过膜片，使子弹的动态性能更优；刻槽长度较大时，膜片的断裂和穿孔更加容易，子弹的动态响应也随之增强，其效果优于刻槽长度小的情况。

关键词

金属膜片 / 爆炸冲击波 / 流固耦合 / 开槽参数 / 毁伤模式 / 动态响应