弹体高速侵彻效率的实验和量纲分析

宋梅利 李文彬 王晓鸣 冯君 刘志林

宋梅利, 李文彬, 王晓鸣, 冯君, 刘志林. 弹体高速侵彻效率的实验和量纲分析[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(6): 752-758. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0752-07
引用本文: 宋梅利, 李文彬, 王晓鸣, 冯君, 刘志林. 弹体高速侵彻效率的实验和量纲分析[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(6): 752-758. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0752-07
Song Meili, Li Wenbin, Wang Xiaoming, Feng Jun, Liu Zhilin. Experiments and dimensional analysis ofhigh-speed projectile penetration efficiency[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(6): 752-758. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0752-07
Citation: Song Meili, Li Wenbin, Wang Xiaoming, Feng Jun, Liu Zhilin. Experiments and dimensional analysis ofhigh-speed projectile penetration efficiency[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(6): 752-758. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0752-07

弹体高速侵彻效率的实验和量纲分析

doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0752-07
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51278250

详细信息
    作者简介:

    宋梅利(1975—),女,博士研究生,副教授,songml75@yahoo.com

  • 中图分类号: O385

Experiments and dimensional analysis ofhigh-speed projectile penetration efficiency

  • 摘要: 为了研究高速侵彻时弹体撞击速度、材料强度等对质量侵蚀特性和侵彻效率的影响规律,开展了不同材料强度和长径比的弹体高速侵彻半无限厚素混凝土靶实验,弹体撞击速度为880~1 900 m/s,弹头形状为尖卵型(半径口径比为3),口径为30 mm。由实验发现:弹体撞击速度对侵彻效率的影响呈抛物线分布,最大侵彻效率时的弹体特征撞击速度约1 400 m/s;高速侵彻时弹体的质量侵蚀主要发生在卵形头部,弹身及尾部损伤极少;速度超过特征撞击速度时,弹体侵蚀严重,甚至弯曲变形或解体;弹体强度提高至约2倍时,质量侵蚀率降低约80%。基于实验,利用量纲分析原则建立了量纲一侵彻效率和量纲一弹体撞击速度的函数关系式,可估算出最大侵彻效率对应的弹体撞靶速度,为高速侵彻效应模拟实验提供理论指导。
  • 图  1  实验现场布局图

    Figure  1.  Experiment layout

    图  2  弹体实物

    Figure  2.  Projectiles

    图  3  发射装置实物

    Figure  3.  Projectile assembly

    图  4  混凝土靶体实物

    Figure  4.  Concrete target

    图  5  靶体破坏图

    Figure  5.  Destroyed target

    图  6  侵彻深度随撞击速度的变化

    Figure  6.  Variation of penetration depthwith impact velocity

    图  7  侵彻效率随撞击速度的变化

    Figure  7.  Variation of penetration efficiencywith impact velocity

    图  8  回收弹体

    Figure  8.  Projectiles after experiments

    图  9  质量损失率和长度缩短率随撞击速度的变化

    Figure  9.  Variation of mass loss and length shorteningwith impact velocity

    图  10  量纲一侵彻效率随量纲一速度的变化

    Figure  10.  Variation of dimensionless penetration efficiencywith dimensionless impact velocity

    表  1  实验前弹体参数

    Table  1.   Parameters of projectiles before experiments

    弹体 m0/g l0/mm d0/mm σp/MPa μ
    33-01 285.8 89.76 29.91 856 3
    33-02 287.1 90.06 29.87 856 3
    33-03 286.5 90.02 29.88 856 3
    33-04 287.3 90.10 29.93 856 3
    5-01 322.6 90.23 30.00 1 650 3
    5-02 322.0 90.02 29.98 1 650 3
    5-03 323.4 90.13 29.97 1 650 3
    5-04 322.8 90.01 29.88 1 650 3
    5-05 322.2 90.02 29.98 1 650 3
    6-01 313.1 107.39 26.91 1 650 4
    6-02 318.1 107.88 26.95 1 650 4
    6-03 315.8 107.05 26.82 1 650 4
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    表  2  实验后弹靶参数

    Table  2.   Parameters of projectiles and targets after experiments

    弹体 v0/(m·s-1) α/(°) β/(°) l/l0)/% m/m0)/% d/mm γ/(°) H/mm
    33-01 924.0 0.55 -3.13 6.20 2.80 29.94 15.0(向右) 247.85
    33-02 1 087.9 0.59 1.64 13.60 5.05 30.19 6.5(向上) 321.19
    33-03 1 174.8 - - - - - - 230.00
    33-04 1 320.0 - - - - - - 170.00
    5-01 885.3 1.00 1.00 1.36 1.77 29.92 5.0(向左) 310.00
    5-02 1 385.0 6.00 2.00 3.35 2.82 29.78 23.7(向上) 775.00
    5-03 1 286.3 0 1.30 1.93 3.12 29.91 6.3(向下)30.0(向左) 630.00
    5-04 1 595.6 0 -1.59 14.74 7.00 29.89 14.4(向上) 780.00
    5-05 1 851.7 0 5.79 22.76 13.38 29.91 5.5(向下)8.4(向左) 639.53
    6-01 1 303.3 0 7.59 2.08 3.80 26.93 21.1(向上) 747.00
    6-02 1 580.6 0 3.59 40.96 37.06 26.89 4.4(向下)7.1(向右) 508.69
    6-03 1 872.3 0 21.56 - - - - 340.00
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    表  3  侵彻实验数据

    Table  3.   Penetration experiment data

    v0/(m·s-1) H/mm η/μs $\frac{{{v_0}}}{{\sqrt {f_{\rm{c}}^\prime /{\rho _{\rm{t}}}} }}$ $\frac{\eta }{{{d_0}\sqrt {{\rho _{\rm{t}}}/f_{\rm{c}}^\prime } }}$
    885.3 310.00 350.164 6.661 41 1.551 22
    1 286.3 630.00 489.777 9.678 73 2.169 70
    1 385.0 775.00 559.567 10.421 39 2.478 88
    1 595.6 780.00 488.847 12.005 97 2.165 59
    1 851.7 639.53 345.382 13.932 76 1.530 04
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-13
  • 修回日期:  2016-01-06
  • 刊出日期:  2016-11-25

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