侵徹單層靶時(shí)著靶姿態(tài)對(duì)裝藥損傷的影響規(guī)律研究

張萌昭　周忠彬　沈飛

[關(guān)鍵詞]爆炸力學(xué)；固體力學(xué)；著靶姿態(tài)；彈體侵徹；裝藥損傷

[分類號(hào)]TJ55

0引言

侵徹戰(zhàn)斗部應(yīng)用自身動(dòng)能對(duì)目標(biāo)防御工事進(jìn)行貫穿，戰(zhàn)斗部裝藥引爆，對(duì)目標(biāo)形成毀傷。戰(zhàn)斗部裝藥在制備過(guò)程中將不可避免產(chǎn)生初始細(xì)微缺陷。當(dāng)戰(zhàn)斗部侵徹目標(biāo)靶時(shí)，在脈沖加載條件下，裝藥的缺陷極易不斷擴(kuò)展成為裂紋，形成熱點(diǎn)，甚至引起提前點(diǎn)火，從而影響毀傷效果。同時(shí)，戰(zhàn)斗部受到發(fā)射條件及目標(biāo)靶板的限制，往往在侵徹過(guò)程中存在一定攻角、著角，使得彈體的受力情況更為復(fù)雜，對(duì)戰(zhàn)斗部的裝藥安定性產(chǎn)生較大影響。因此，對(duì)不同著靶姿態(tài)下裝藥的損傷情況進(jìn)行研究具有重要意義。

目前，已有大量學(xué)者對(duì)侵徹過(guò)程中裝藥的力學(xué)響應(yīng)及損傷機(jī)理進(jìn)行了試驗(yàn)及數(shù)值模擬方面的研究。呂鵬博等模擬了不同攻角下含裝藥缺陷的戰(zhàn)斗部的穿甲過(guò)程，發(fā)現(xiàn)穿單層靶情況下，攻角越大，裝藥缺陷對(duì)安定性的影響越大。劉月勝等對(duì)裝藥彈丸侵徹混凝土靶板的過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真研究，發(fā)現(xiàn)入射角越大，裝藥受到的塑性波幅值突變?cè)酱?，而作用時(shí)間越短，對(duì)裝藥損傷越小。Lefrancois等通過(guò)試驗(yàn)對(duì)高速?gòu)楏w以一定攻角侵徹靶板的過(guò)程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)彈體出現(xiàn)彎曲且尾部裝藥出現(xiàn)宏觀裂紋。石嘯海等基于內(nèi)聚力模型，對(duì)侵徹半無(wú)限大混凝土靶板過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真研究，發(fā)現(xiàn)裝藥的頭部和尾部分別在壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生損傷。侯曠怡等通過(guò)數(shù)值仿真研究了著靶姿態(tài)對(duì)戰(zhàn)斗部穿甲過(guò)程的影響，分析了不同著靶姿態(tài)下的裝藥加速度，發(fā)現(xiàn)與著角相比，攻角對(duì)裝藥的過(guò)載影響較大。上述研究多基于數(shù)值仿真，結(jié)果易受到本構(gòu)模型及計(jì)算方法的影響：而試驗(yàn)只對(duì)特定攻角下的裝藥損傷進(jìn)行分析，并未得到不同著靶姿態(tài)下裝藥的損傷演化規(guī)律，結(jié)果具有一定的局限性，難以滿足復(fù)雜的侵徹條件下的裝藥損傷研究需求。因此，需要通過(guò)更加貼近真實(shí)受力條件下的裝藥損傷試驗(yàn)方法，結(jié)合仿真模擬觀測(cè)裝藥內(nèi)部的受力情況，得到著靶姿態(tài)對(duì)裝藥損傷的影響規(guī)律，為侵徹戰(zhàn)斗部的裝藥設(shè)計(jì)及安全使用提供參考。

本文中，將試驗(yàn)彈在相同著角條件下以不同的攻角侵徹金屬靶板，通過(guò)CT掃描對(duì)比試驗(yàn)前、后惰性模擬藥柱的損傷情況，結(jié)合數(shù)值模擬分析裝藥的受力情況，得到著靶姿態(tài)對(duì)裝藥損傷的影響規(guī)律。

1侵徹試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)彈體及惰性填充物設(shè)計(jì)

試驗(yàn)彈依托于某戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何縮比，結(jié)構(gòu)如圖1所示?？紤]到超聲速侵徹條件下對(duì)彈體質(zhì)量及裝填比的要求，殼體采用與傳統(tǒng)高強(qiáng)度鋼相比密度更小、強(qiáng)度更高的TA15鈦合金材料。試驗(yàn)彈主要由殼體組件、惰性填充物、惰性裝藥和閉氣裝置組成。戰(zhàn)斗部總質(zhì)量為20 kg，彈體總長(zhǎng)330 mm，長(zhǎng)徑比為2.75，彈體頭部形狀系數(shù)R_CRH為1.58。后蓋分為兩部分，均使用螺紋與彈體連接，閉氣環(huán)與壓環(huán)使用螺釘與后蓋固定、連接，保證彈體在炮膛內(nèi)不漏氣、受力均勻、發(fā)射順利。閉氣環(huán)為尼龍材料。

惰性填充物的主要成分為硫酸銨和鈍感劑，成型密度為1.80g/cm³

對(duì)比含鋁炸藥和模擬裝藥的應(yīng)力，應(yīng)變曲線可以看出：在相同的外力條件下，模擬裝藥的靜態(tài)力學(xué)響應(yīng)與真實(shí)含鋁炸藥相近；且由于模擬裝藥的最大抗壓強(qiáng)度、最大抗拉強(qiáng)度均低于真實(shí)炸藥，故模擬裝藥的損傷區(qū)域包含了真實(shí)炸藥的損傷區(qū)域，為防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供可靠參考依據(jù)。

模擬裝藥與含鋁炸藥的拉壓力學(xué)性能參數(shù)對(duì)比如表1所示。表1中：ρ為材料密度；σ₁為最大準(zhǔn)靜態(tài)抗拉強(qiáng)度；σ₂為最大準(zhǔn)靜態(tài)抗壓強(qiáng)度；E為材料彈性模量；v為材料泊松比。由表1可以看出，模擬裝藥的力學(xué)性能與真實(shí)炸藥性能接近。

模擬裝藥與含鋁炸藥兩種材料在不同應(yīng)變率下的強(qiáng)度隨壓力的增加基本呈線性增長(zhǎng)關(guān)系，且斜率幾乎保持不變，可以通過(guò)仿真模型規(guī)定應(yīng)變率增強(qiáng)因子，描述材料在不同應(yīng)變率下的強(qiáng)度。因此，在研究中使用模擬裝藥可以反映真實(shí)裝藥的損傷變化情況。

戰(zhàn)斗部?jī)?nèi)腔共由3節(jié)惰性藥柱填充。其中兩節(jié)藥柱形狀為圓柱形，頭部藥柱主體為圓臺(tái)形，底部為圓柱形，如圖3所示。母線與試驗(yàn)彈殼體匹配，頭部及尾部均留有10 mm間隙，裝藥與殼體間隙為2mm，裝配接觸面及間隙填充有成型硅橡膠，保證藥柱與藥柱、藥柱與殼體之間緊密接觸，避免填充物在殼體內(nèi)振蕩。

試驗(yàn)前，裝藥無(wú)肉眼可見(jiàn)缺陷，藥柱周圍填充成型硅橡膠。裝藥后，對(duì)試驗(yàn)彈進(jìn)行DR圖像（數(shù)字化X射線成像）及CT圖像檢驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。

1.2試驗(yàn)布局

金屬靶板尺寸為1500 mm×1500 mm×14mm，靶板傾斜35°，靶板底部嵌入支架下部卡槽，支架底部用沙土固定，保證穿靶過(guò)程靶板傾斜角度及侵徹距離保持不變。采用125 mm口徑的滑膛炮對(duì)試驗(yàn)彈體進(jìn)行發(fā)射?；鹋诓荚O(shè)于靶板正前方約30m處。高速攝影放置在靶板側(cè)面，記錄試驗(yàn)彈侵徹靶板的動(dòng)態(tài)過(guò)程。在靶前4m處設(shè)置標(biāo)桿，用以測(cè)量試驗(yàn)彈入靶速度。試驗(yàn)彈穿透靶板后落入松軟土壤。對(duì)試驗(yàn)彈回收，進(jìn)行CT掃描以觀測(cè)裝藥損傷情況。靶標(biāo)擺放如圖5所示。

2試驗(yàn)結(jié)果

2.1彈體的侵徹能力

假設(shè)彈體位于入射平面內(nèi)，攻角為彈體速度矢量在水平面上的投影與彈體軸線方向的夾角：著角為彈體速度矢量與靶板法線之間的夾角：傾角為彈體軸線與靶板法線之間的夾角。當(dāng)速度的投影沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)最小角度后與彈體軸線方向重合時(shí)，定義攻角、著角、傾角為正，反之則為負(fù)，如圖6所示。

共發(fā)射了3發(fā)試驗(yàn)彈。3發(fā)試驗(yàn)彈的侵徹狀態(tài)如表2所示。

3個(gè)試驗(yàn)彈均成功侵徹鋼靶并完整回收。圖7給出高速攝影記錄下1#試驗(yàn)彈的侵徹過(guò)程?？梢钥吹?，1#試驗(yàn)彈以較為平穩(wěn)的角度穿過(guò)靶板，與金屬靶板接觸時(shí)出現(xiàn)大量火花，穿過(guò)靶板后繼續(xù)飛行至松軟土堆中。金屬靶板彈孔近似為橢圓形，靶孔直徑略大于試驗(yàn)彈外徑，靶板主要損傷模式為花瓣形開(kāi)裂，如圖8所示。

2.2裝藥損傷情況

1#試驗(yàn)彈侵徹金屬靶板后的裝藥損傷情況如圖9所示。從DR圖像可以看到，與侵徹前相比，1#試驗(yàn)彈藥柱間間隙與頭部硅橡膠厚度減小，藥柱整體前移。頭部截面裝藥與殼體間隙減小，且出現(xiàn)少量孔隙；與頭部相比，中部裝藥產(chǎn)生的孔隙更多，且集中于裝藥一側(cè)，裝藥與硅橡膠之間出現(xiàn)細(xì)微間隙；尾部裝藥出現(xiàn)兩條徑向細(xì)小裂紋，由邊緣向內(nèi)擴(kuò)展，裝藥與硅橡膠之間的裂紋寬度增加，硅橡膠出現(xiàn)裂紋，損傷集中于藥柱一側(cè)。

2#試驗(yàn)彈損傷情況如圖10所示。由圖10可知，2#試驗(yàn)彈頭部的硅橡膠厚度也有所減小，藥柱之間縫隙更加不明顯，尾部出現(xiàn)縫隙。且藥柱一側(cè)出現(xiàn)明顯損傷，損傷范圍沿彈體軸向由底部向頭部逐漸縮小，損傷區(qū)域約占整個(gè)藥柱長(zhǎng)度的2/3。觀察CT圖像發(fā)現(xiàn)，頭部藥柱無(wú)明顯損傷。中部藥柱出現(xiàn)深度裂紋和塌邊現(xiàn)象，主裂紋向內(nèi)延伸并分裂出多條細(xì)小裂紋，主裂紋呈現(xiàn)圓弧形走向，藥柱外部硅橡膠斷裂，藥柱與殼體之間出現(xiàn)較大間隙。尾部藥柱損傷最嚴(yán)重，損傷區(qū)域更大，裂紋分布范圍更廣且裂紋條數(shù)明顯增加，主裂紋寬度增加，塌邊現(xiàn)象更加明顯，硅橡膠斷裂，出現(xiàn)殘?jiān)幹c殼體之間出現(xiàn)約3 mm的縫隙。

3#試驗(yàn)彈攻角為-22°.損傷情況如圖11所示。從DR圖像上看到，彈體變形嚴(yán)重，鈦合金外殼出現(xiàn)裂紋，殼體部分?jǐn)嗔巡⑶度胨幹Ｋ幹S外殼的變形產(chǎn)生較大變形，但無(wú)明顯損傷。頭部藥柱與殼體之間的硅橡膠厚度減小，藥柱前移且出現(xiàn)橢圓形變形，損傷以孔隙為主，同時(shí)在一側(cè)出現(xiàn)局部輕微損傷。中部藥柱變形較頭部小，藥柱內(nèi)部出現(xiàn)孔隙，硅橡膠斷裂且與藥柱之間出現(xiàn)縫隙。尾部藥柱變形最小，孔隙較大且分布較為集中，硅橡膠出現(xiàn)多條裂紋，藥柱與硅橡膠之間仍緊密結(jié)合。

從回收試驗(yàn)彈的CT掃描截面可以看出，隨著攻角的增加，殼體的損傷變形程度增大，而裝藥的損傷程度與傾角正相關(guān)。1#和3#試驗(yàn)彈傾角較?。?28°、+13°），裝藥基本保持完整，損傷以孔隙為主，裝藥與殼體之間硅橡膠出現(xiàn)部分?jǐn)嗔选．?dāng)傾角較大（+36°）時(shí)，裝藥出現(xiàn)明顯損傷，且越靠近底部，損傷越嚴(yán)重，裝藥與殼體之間硅橡膠斷裂區(qū)域較大，損傷分布有明顯不均勻現(xiàn)象。

3分析與討論

3.1能量分析

斜撞擊的初始進(jìn)入階段十分復(fù)雜，由于非對(duì)稱作用力不經(jīng)過(guò)彈體質(zhì)心，存在一定時(shí)間的動(dòng)量矩作用。在動(dòng)量矩的作用下，彈體沿質(zhì)心近似按照螺旋線旋轉(zhuǎn)；侵入過(guò)程中，彈體與靶板的接觸面積不斷變化，使得彈體在侵徹過(guò)程中受力的方向及大小不斷改變，如圖12所示。圖12中，P為彈體侵徹過(guò)程中非對(duì)稱作用力的作用點(diǎn)；M為過(guò)質(zhì)心O的動(dòng)量矩；F_P為橫向合阻力；v為彈體侵徹速度；β為入射角；δ為偏轉(zhuǎn)角。

基于正侵徹理論和動(dòng)量守恒思想，對(duì)卵形彈體斜撞擊過(guò)程中的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析。圖12（a）中，當(dāng)斜侵徹的入射角為β時(shí)，彈體穿過(guò)靶板的偏轉(zhuǎn)角為δ，所以穿過(guò)靶板后彈體的傾斜角為（δ+β）。設(shè)彈體質(zhì)量為m，初始速度為v₀，開(kāi)始時(shí)的動(dòng)量為mv₀，方向與入射角相同，因此彈體用于剪切沖塞或韌性擴(kuò)孔的有效撞擊速度為v₀cos δ，得到卵形彈體貫穿靶板后的有效剩余速度V_f為：

隨著攻角、著角的增加，彈體在侵徹過(guò)程中損失的動(dòng)能也在不斷增加。損失的動(dòng)能一部分被裝藥吸收，轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，當(dāng)彈體出靶后裝藥產(chǎn)生回彈效應(yīng)，受到拉伸作用力而產(chǎn)生裂紋。因此，攻角、著角越大，裝藥越容易產(chǎn)生損傷。

3.2仿真分析

對(duì)于試驗(yàn)過(guò)程中裝藥的受力情況需要通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)一步分析。利用LS-DYNA軟件，進(jìn)行1#～3#試驗(yàn)彈3種工況下的數(shù)值模擬研究。考慮計(jì)算的對(duì)稱性，采用1/2模型提高計(jì)算效率，靶板定義對(duì)稱面和無(wú)反射邊界，殼體與鋼靶之間為侵蝕接觸。殼體及靶板均采用Johnson_Cook模型。裝藥則使用*Mat_Concrete_Damage_Rel 3模型反映動(dòng)態(tài)力學(xué)變化，該模型引入初始屈服面、極限強(qiáng)度面、殘余強(qiáng)度面等3個(gè)失效面，能較真實(shí)地通過(guò)損傷度的計(jì)算反映材料的損傷情況。主要材料參數(shù)見(jiàn)表3。

使用仿真模型計(jì)算得到彈體的出靶角度、出靶速度。與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如表4所示。

對(duì)比發(fā)現(xiàn)，仿真計(jì)算得到的出靶速度及出靶姿態(tài)與試驗(yàn)結(jié)果十分接近，而彈體速度和姿態(tài)與彈體在侵徹過(guò)程中的受力密切相關(guān)；因此，仿真模型可靠。裝藥受到應(yīng)力波作用，承受動(dòng)態(tài)應(yīng)力而產(chǎn)生不同損傷，參考裝藥中應(yīng)力的傳播特性對(duì)把握不同位置的應(yīng)力狀態(tài)、分析裝藥損傷產(chǎn)生的原因有重要作用?；谠摲抡婺Ｐ蛯?duì)裝藥受到的應(yīng)力作用進(jìn)行分析。選取3個(gè)典型裝藥結(jié)構(gòu)參考單元，見(jiàn)圖14。得到裝藥結(jié)構(gòu)在侵徹過(guò)程中3個(gè)不同位置應(yīng)力，時(shí)間曲線及應(yīng)力分布云圖，分別如圖15和圖16所示。

觀察3發(fā)試驗(yàn)彈內(nèi)裝藥的應(yīng)力曲線發(fā)現(xiàn)，頭部在初始時(shí)刻承受較大的軸向應(yīng)力，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；隨著侵徹的深入，應(yīng)力波傳播至中部，且有一定衰減；在尾部，應(yīng)力波反射形成拉伸波，對(duì)尾部裝藥產(chǎn)生拉伸作用。裝藥整體應(yīng)力曲線均呈現(xiàn)出慣性振蕩現(xiàn)象。其中，1#和3#試驗(yàn)彈的裝藥最大應(yīng)力出現(xiàn)在頭部，而2#試驗(yàn)彈的裝藥最大應(yīng)力出現(xiàn)在尾部。3#試驗(yàn)彈在侵徹過(guò)程中殼體產(chǎn)生較大變形，裝藥內(nèi)部始終處于150 MPa的壓縮應(yīng)力狀態(tài)下，整體受到壓縮應(yīng)力的持續(xù)作用，應(yīng)力波振蕩最小。

比較3發(fā)試驗(yàn)彈侵徹過(guò)程中的應(yīng)力云圖，可以看到，由于攻角的影響，侵徹彈在入靶時(shí)受到靶板擠壓，裝藥頭部承受的沖擊載荷較大，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；隨著侵徹的深入，應(yīng)力波傳至尾部，壓縮波在自由面反射形成拉伸波，尾部裝藥與殼體擠壓形成應(yīng)力較大區(qū)域；隨著彈體繼續(xù)侵入靶板，殼體上部受到靶板擠壓，形成力矩，造成受力不均的情況，可見(jiàn)此時(shí)裝藥上部為壓縮狀態(tài)、下部為拉伸狀態(tài)。這種受力情況持續(xù)至彈體即將出靶，此時(shí)下部殼體受力較小，而尾部的上端繼續(xù)與殼體接觸，形成偏轉(zhuǎn)力矩，裝藥中段上部為拉伸狀態(tài)，下部為壓縮狀態(tài)，頭部、尾部尖角仍存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。當(dāng)彈體完全出靶，力矩影響彈道，使得裝藥內(nèi)部仍存在拉伸-壓縮的應(yīng)力反復(fù)作用，對(duì)裝藥造成持續(xù)性損傷。隨著攻角的增加，彈體受到的偏轉(zhuǎn)力矩作用越大，產(chǎn)生的應(yīng)力作用不均效果越明顯。1#試驗(yàn)彈上、下兩側(cè)應(yīng)力差異大于2#試驗(yàn)彈，而3#試驗(yàn)彈殼體在侵徹過(guò)程中裝藥產(chǎn)生的較大變形施加了持續(xù)的壓應(yīng)力。當(dāng)彈體出靶時(shí)，1#和2#試驗(yàn)彈尾部上側(cè)會(huì)受到靶板的持續(xù)作用，而尾部下側(cè)受力較小，產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩使得裝藥上側(cè)受到拉伸作用，而下側(cè)受到應(yīng)力的壓縮作用。3#試驗(yàn)彈裝藥仍然受到殼體壓縮應(yīng)力作用，裝藥上側(cè)未產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。在侵徹單層靶板的過(guò)程中，頭部裝藥主要承受壓縮應(yīng)力，而中部裝藥受到拉伸一壓縮應(yīng)力的反復(fù)作用，尾部則受到反射形成的拉伸波及斜侵徹工況下的剪切應(yīng)力作用。

如圖17所示，隨著彈體侵徹時(shí)傾角的增加，藥柱在殼體內(nèi)壓縮一拉伸循環(huán)的軸向形變量不斷增加，而循環(huán)所需時(shí)間不斷減小。當(dāng)傾角從+13°（3#彈）增加至+36°（2#彈）時(shí)，裝藥軸向變形量由0.28 cm增加至0.38cm，增大35.7%；循環(huán)時(shí)間由66μs減小至61μs，減小8%。即當(dāng)傾角更大時(shí)，藥柱在相同時(shí)間內(nèi)要承受強(qiáng)度更大、次數(shù)更多的應(yīng)力波反復(fù)拉壓作用，尾部與殼體的擠壓摩擦次數(shù)更多，更易產(chǎn)生損傷。同時(shí)，裝藥長(zhǎng)度的軸向變化量隨時(shí)間的變化與裝藥應(yīng)力變化趨勢(shì)一致，裝藥長(zhǎng)度受到裝藥應(yīng)力的影響較大，與理論分析吻合較好。隨著侵徹過(guò)程的進(jìn)行，藥柱的慣性力逐漸降低，變形量逐漸減小。當(dāng)傾角更小時(shí)，裝藥受到的剪切力更小，裝藥更容易恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)。

將侵徹過(guò)程中能量損耗的仿真結(jié)果、試驗(yàn)結(jié)果與理論分析進(jìn)行對(duì)比，得到圖18。隨著攻角增加，彈體在侵徹過(guò)程中的能量損耗增加。部分能量用于侵徹過(guò)程中對(duì)靶板的擴(kuò)孔及彈體的變形；同時(shí)，裝藥在內(nèi)部的壓縮變形也會(huì)儲(chǔ)存彈性應(yīng)變能。其中，3#試驗(yàn)彈侵徹能量損耗最高，而由于攻角較大，殼體變形嚴(yán)重，靶板單孔直徑為230 mm，故侵徹靶板消耗的能量也最大。結(jié)合圖17，雖然裝藥儲(chǔ)存了大量的彈性應(yīng)變能，但殼體變形嚴(yán)重，裝藥始終處于壓縮狀態(tài)，儲(chǔ)存的彈性應(yīng)變能難以釋放，藥柱整體產(chǎn)生的損傷較小。1#試驗(yàn)彈（攻角為-7°）靶板彈孔直徑為171mm，是2#試驗(yàn)彈（+1°攻角）產(chǎn)生的彈孔直徑的1.3倍，而能量損耗為1.2倍，2#試驗(yàn)彈內(nèi)裝藥儲(chǔ)存的彈性應(yīng)變能更高。當(dāng)能量釋放時(shí)，裝藥回彈幅度越大，與殼體擠壓摩擦作用越劇烈，形成的損傷越明顯。與仿真得到的裝藥變形曲線結(jié)論一致。

結(jié)合圖15～圖18分析發(fā)現(xiàn)，損傷的演化發(fā)展與裝藥的反復(fù)壓縮，拉伸密切相關(guān)。在侵徹過(guò)程中，3發(fā)試驗(yàn)彈雖然頭部裝藥承受較大的沖擊應(yīng)力，但是該區(qū)域在侵徹過(guò)程中始終處于壓縮狀態(tài)，且三向受壓，微裂紋處于自鎖狀態(tài)，較難發(fā)生剪切滑移與擴(kuò)展。同時(shí)，模擬裝藥中的石蠟等物質(zhì)在高溫下起到流動(dòng)滑移的作用，所以頭部整體產(chǎn)生的損傷較小。應(yīng)力波傳播至中部有所衰減，故中部裝藥損傷以孔隙為主。尾部裝藥受到拉伸作用，在侵徹過(guò)程中不斷與殼體擠壓摩擦，裂紋更容易發(fā)生擴(kuò)展，進(jìn)而形成宏觀損傷。同時(shí)，隨著傾角的增加，裝藥軸向變形增大，尾部裂紋數(shù)量及分布區(qū)域增加，甚至發(fā)展為塌邊等宏觀損傷。非對(duì)稱作用力形成的力矩作用于藥柱，使得損傷分布更集中于一側(cè)。

4結(jié)論

依據(jù)縮比原則，設(shè)計(jì)試驗(yàn)彈結(jié)構(gòu)，開(kāi)展了試驗(yàn)彈侵徹單層鋼靶的試驗(yàn)。著重研究了彈體在侵徹過(guò)程中著靶姿態(tài)對(duì)裝藥損傷的影響，并結(jié)合數(shù)值仿真對(duì)彈體侵徹鋼靶過(guò)程中裝藥的動(dòng)態(tài)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了分析，與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，主要得到如下結(jié)論：

1）通過(guò)分析斜侵徹時(shí)彈體的受力特性發(fā)現(xiàn)，彈體在侵徹過(guò)程中的能量損耗與彈體攻角、著角正相關(guān)，理論計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)和仿真結(jié)果吻合較好，誤差控制在15%以內(nèi)。且能量損耗越大，裝藥儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能越大，能量釋放時(shí)引起的裝藥變形量越大，更易引起裝藥損傷。

2）在侵徹過(guò)程中，侵徹彈尾部受到應(yīng)力波反復(fù)振蕩拉伸作用，與端蓋發(fā)生擠壓，同時(shí)受到應(yīng)力的剪切作用，與頭部和中部裝藥相比，微裂紋更易發(fā)生擴(kuò)展。當(dāng)攻角、著角耦合作用時(shí)，傾角越大，裝藥損傷越嚴(yán)重。

3）壓縮應(yīng)力較大時(shí)可以使微裂紋處于摩擦自鎖狀態(tài)，避免裂紋的滑移和擴(kuò)展，減緩損傷區(qū)域擴(kuò)展。因此，在裝藥時(shí)可以提高藥柱與殼體內(nèi)徑的匹配度，避免藥柱在沖擊過(guò)程中的側(cè)轉(zhuǎn)，同時(shí)施加適當(dāng)?shù)念A(yù)壓力，在裝藥尾部添加緩沖物質(zhì)，避免裝藥損傷的產(chǎn)生。