穿甲爆破弹对不同材料靶板的侵彻仿真

肖振东

【摘 要】为获得穿甲爆破弹对不同材料靶板的侵彻情况，基于ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件，以靶板的厚度参数为仿真变量，建立穿甲爆破弹及靶板模型，进行数值模拟，再现了侵彻过程。得到了弹丸穿靶状态受力云图、炸药所受应力情况和弹丸穿靶的剩余速度等结论，为半穿甲弹结构的设计提供了依据。

【关键词】穿甲爆破弹；侵彻；数值模拟

【Abstract】In order to research the simulation of armor-piercing explosive projectile on penetration target plate with different material，based on ANSYS/ls-dyna finite element analysis software，to the thickness of the target board variable parameters for simulation，armor blasting and target plate model， numerical simulation， the penetration process. The target state stress nephogram， explosive projectile wearing by stress conditions and residual velocity of projectile wearing a target such as conclusion， provide the basis for armor-piercing explosive projectile design of the penetration.

【Key words】Armor-piercing explosive projectile； Penetration； Numerical simulation

现代战争是多兵种联合体系化作战，信息化和机械化程度高，具有推进速度快、防护能力强等特点[1-3]。战场上的自行火炮、步兵战车、装甲运送车等半硬目标迅速增加，其防护能力相当于厚度在15～60mm之间的装甲钢板[4-5]。弹丸穿甲作用的大小在很大程度上取决于钢甲的抗力，而钢甲的抗力取决于其物理性能和机械性能。侵彻效果与靶板强度有关，本文针对不同的靶板材料进行侵彻对比。

1 侵彻方案的设计

为获得穿甲爆破弹对不同材料靶板的侵彻情况，设计3种方案，方案1、方案2、方案3考虑的是靶板材料对侵彻能力的影响。对比分析对于不同材料靶板的侵彻情况。方案1、方案2、方案3针对不同的靶板材料进行侵彻对比，强度极限分别为1000MPa、600MPa、800MPa，着角均为0°，着速为900m/s，靶厚为15mm。各模型的基本参数如表1所示：

2 侵彻结果及对比分析

2.1 模型建立

弹丸靶板定义约束完成后的模型如图1所示：

弹体材料本构模型选取Johnson-Cook模型，其数学表达式为：

2.2 数值模拟

图2、图5、图8为方案1在t=0？滋s、t=150？滋s、t=300？滋s和t=400？滋s四个时刻的应力云图，图3、图6、图9为弹丸速度时程曲线，图4、图7、图10为炸药应力时程曲线。

由图2可以看到，弹丸侵彻靶板过程中，弹丸头部发生了变形，靶板发生了花瓣形的破坏，并伴有少量碎片。

根据图2、图5和图8可以看到，同一侵彻时刻，靶板强度极限越小，侵彻越容易发生。并且弹头部均发生了轻微的变形，靶板发生了花瓣型破坏，产生了较小塞块。但是这3种模型均对靶板产生了预期的效果。3种方案弹丸剩余速度见表2。

根据表2可以得到，随着靶板强度极限的增加，弹丸速度的损失越大，损失幅度分别为5.22%、5.49%、6.26%。可以看出随着靶板材料强度极限的增加，可以增强靶板的抗侵彻能力。

根据图4、图7和图10可以得到，弹丸变形对于炸药的挤压应力均未超过42MPa，说明炸药在侵彻过程中是安全的，不会发生早炸。

3 结论

着靶角度、速度相同的情况下，对于不同靶板材料的强度极限，提高靶板的强度极限，可以增强靶板的抗侵彻能力，但这种抗侵彻能力的增强会随着靶板强度的增加越来越不明显。

【参考文献】

[1]陈祥国.我国舰炮制导炮弹的发展思路[J].国防技术基础，2005（3）：16-18.

[2]崔晋，刘朝阳，王春林.弹体和弹芯对穿甲爆裂弹毁伤效果的影响[J].弹箭与制导学报，2011，31（2）：76-80.

[3]李静海.半穿甲爆破型反舰导弹战斗部毁伤效果分析[J].飞航导弹，2005（7）：52-55.

[4]钱伟长.穿甲力学[M].北京：国防工业出版社，1984.

[5]叶本治，戴君全，杨桂红.超音速半穿甲弹丸壳体结构实验研究[J].爆炸与冲击，1993，13（2）：160-171.

[责任编辑：王楠]