旋转弹侵彻钢板的数值模拟(6)

旋转弹侵彻钢板的分析

体头部就会收到不均匀的力，从而导致弹体发生偏转。弹体质量损失较大。

为研究弹体偏转情况，分析弹体在X方向上速度、载荷等响应的变化（初速度为与Y轴平行向下）。图13和图14为不同转速弹体X方向速度和加速度时程曲线，四种情况下的弹体速度和加速度变化规律相似，且变化不大。从侵彻开始，弹体就受到向X轴负方向偏转的阻力，随着侵彻的继续，速度逐渐增大，加速度载荷逐渐变大。在30us时，弹体加速度载荷逐渐减小，但速度仍持续增大，直到55us后，弹体所受阻力方向发生变化，导致弹体受到与X轴方向上的速度相反的加速度载荷，其速度逐渐减小，直到速度变为正，如图13所示。

图13不同转速弹体X方向速度时程曲线

图14不同弹体X方向加速度时程曲线

弹体侵彻的过程也是能量损失的过程，图15和图16为在相同速度条件下，不同转速弹体动能和总能量损失情况。从图中可知，在侵彻刚开始阶段，弹体能量损失率较小，随着侵彻的继续，损失率增大，这主要是由于弹体头部发生塑性变形，头部变成钝型。弹体在无转速情况下的动能损失和总能量损失最少，可见，由于旋转导致弹体能量损失增加。根据动能定理，已知弹体的任一时刻动能和速度，可求出任一时刻弹体的剩余质量。表5为不同转速弹体侵彻结束后的质量损失情况，从表中可看出，转速不同弹体的剩余质量和质量损失率不同，旋转弹体的质量损失较无转速

图15不同弹体动能损失时程曲线

图16 不同转速弹体总能量损失曲线

表5不同转速弹体侵彻结束后质量损失情况

不同转速 无 10000转20000转50000转/min /min /min 剩余质量 23.73 23.08 22.94 23.09 质量损失率

34.66%

36.44%

36.83%

36.42%

6结论

本文利用LS-DYNA3D软件建立了弹靶几何模型，通过有限元仿真与实验比较，验证了有限元软件

计算的正确性。针对转速对侵彻钢板的影响，应用有限元程序对弹体在垂直和倾斜两种状态下进行仿真计算，通过对比四种不同转速下获得的速度、能量、质量损失等信息，得出由于转速不同，获得的弹体侵彻结果不同，且旋转弹与无转速弹相比，弹体的剩余速度小，侵彻过程中加速度载荷大，能量损失多。说明旋转对弹体垂直侵彻和斜侵彻具有一定的影响，为弹体结构的设计、改进和优化提供重要参考依据。

参考文献

[1] 李晓杰，姜力，赵峥等．高速旋转弹头侵彻运动金属薄板的数值模拟[J]．爆炸与冲击学报．第28卷 第1期．2008年1月．

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