由于弹丸侵彻实验的高温、高压、高速及深埋特性,使得精确测量弹体的实时质量损失十分困难;尽管可以采用X射线照射技术测量弹体的实时侵、弹道轨迹或弹头形状变化,但由于X射线对弹靶的密度组合有一定要求,限制了可能研究的弹靶组合范围。因此,现时关于侵彻质量损失的研究大都是基于理论研究、数值仿真结合实验结果分析的方法。又由于全尺寸弹实验成本较高,实验研究一般采用缩比模型。60653
J.R.Klepaczko,M.L.Hughes[3]等人讨论了对于钢制弹丸的磨蚀研究的新趋势。弹道研究表明:对于钢制弹丸作用于混凝土,在流体转变速度以下,弹体即发生了明显的侵蚀。在侵蚀过程中,弹头部的形状 规律性的发生了变形,弹体也可发现少量的侵蚀。在对圣地亚实验室和美国空军实验室的实验数据进行磨蚀率的研究后,发现了一些普适的特性,定义为磨蚀率及磨蚀灵敏度等一系列参数。这些参数对侵彻过程的侵蚀强度可以有效地度量。建立了估算磨蚀率及磨蚀的速度灵敏度的模型。并对溶化材料的喷射磨蚀机理进行了大量的讨论。
何丽灵、陈小伟[4]等对侵蚀混凝土弹体磨蚀在实验研究、理论分析、数值模拟等方面的若干研究进展进行了系统的总结。在实验研究方面,分析了若干种工况条件下弹体磨蚀的情况,分析发现:当撞击速度远小于半流体转变速度时论文网,弹体质量损失仍可达3%~7%,弹体头部变钝,壳体段直径几乎无变化,质量损失主要发生在头部;当撞击速度达到半流体转变速度,弹体侵深锐减,质量损失陡增,可达40%分析在半流体转变速度附近的侵深,即可得极限侵深Pm和与之对应的极限撞击速度 。弹体强度对Pm和 的影响最大,弹体头型影响次之,靶体强度的影响较小。并进一步分析得:弹头因磨蚀而不断钝化,形状因子随侵彻速度变化而变化,因此,可以将侵深看作侵彻速度的单变量速度的函数,这为本文后续章节建立侵彻的数值计算模型提供了依据。理论研究方面,简述了弹体磨蚀的物理过程。并将弹体质量损失概括为两方面:溶化引起的质量损失及动态摩擦引起的质量损失。并进一步指出:现有的理论模型集中于表面材料热溶化机制研究,忽略切削作用,但热溶化机制一般涉及动态摩擦问题,至今未形成统一的理论模型,研究成果纷繁芜杂,难以评价各模型的优劣。同时,将摩擦热均作用于溶化弹体材料,溶化的材料在侵彻时完全脱落的假设,高估了摩擦功对质量损失的影响,因为,弹体材料可能仅仅软化而未达到溶化就从弹体脱落。同时,较低速度下的侵彻机理与超高速不同,现有的理论不能完全应用。
同时,文献[2]基于动态空腔膨胀理论,采用弹体表面材料热溶化机制建立的弹体质量损失模型,运用数值计算的方法获得了弹丸侵彻混凝土过程中的诸如侵彻时间、侵深,弹体加速度与时间关系等主要参数,获得了与实验结果符合很好的模型。并结合具体实验数据分析了影响弹体加速度变化规律的主要因素。结果表明靶板性质而非弹丸对加速度的变化规律影响最大。该过程及空腔膨胀理论将在后续章节具体述及。