侵彻自锐非连续穿甲弹芯性能的数值模拟分析

摘要

针对高速弹靶作用下硬质金属脆断及弹塑性材料泰勒杆效应导致穿甲弹侵彻性能下降的问题，采用一维应力波反射与透射理论，设计了一种将连续弹芯转变为非连续弹芯的多界面穿甲弹芯结构（弹芯头部由钨锥和铝锥交替组成）。首先，通过理论计算证明经钨-铝-钨界面后弹靶碰撞产生的界面应力波强度降至初始值的51.3%；然后，运用Lsdyna软件开展有限元仿真，对比研究了非连续穿甲弹芯与连续穿甲弹芯在侵彻陶瓷钢复合装甲过程中的应力波传播、动能及速度变化；最后，利用正交分析法研究了非连续穿甲弹芯头部锥角、头部锥厚度及各锥间厚度比例对穿靶残余动能的影响。研究结果表明，非连续穿甲弹芯在侵彻时应力集中于头部钨锥，其他部位应力强度很低，弹芯头部在弹靶过程中能保持尖锐，侵彻性能显著提升。其动能和速度全程高于连续穿甲弹芯，侵彻后残余动能和残余速度分别高出48.2%和11.9%；非连续穿甲弹芯各结构参数对穿靶残余动能的影响程度排序为头部锥角>头部锥厚度>各锥间厚度比例。本文研究结果可为提高穿甲弹芯侵彻性能的工程设计提供理论参考依据。

关键词

非连续穿甲弹芯 / 结构自锐 / 金属脆断 / 应力波