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某船板钢侵彻的变形与断裂行为研究

曲占元  
【摘要】:本文对某船板钢进行侵彻试验,并对弹孔周围材料的显微硬度进行测试,采用金相显微镜和扫描电镜等分析手段,研究了弹孔周围材料的变形及损伤,讨论了侵彻过程中应力状态及材料冶金质量对损伤及断裂的影响,从而对尖头弹和平头弹侵彻船板钢的过程有了比较全面的了解。 研究结果表明,在尖头弹侵彻条件下,该钢发生的破坏形式主要为塑性扩孔形破坏和背部的剪切撕裂。侵彻时的应力状态与压入法测硬度相似,靶内应力状态为三向压应力。弹头保持完好,弹头作为刚性弹进行侵彻。 存平头弹侵彻条件下,靶材的破损形式和侵彻机理,随弹速的不同而变化。当弹速处于亚弹速范围时,侵彻过程类似于金属穿孔挤压工艺,靶板发生冲塞破坏,侵彻机理为剪切侵彻或冲孔侵彻;当弹速达到常规弹速后,靶板出现冲塞型破坏和侵蚀破坏与冲塞破坏的复合型破坏,弹体的侵彻行为类似于长杆弹侵彻,靶板破坏过程可分为开坑、正常侵彻和剪切冲塞三个阶段。 本文采用弹道极限的陆军标准及两射弹道极限确定法,确定了该钢在尖头弹和平头弹侵彻条件下的弹道极限。结果表明,这两个板厚的靶材的弹道极限均未超过常规单速范围,一般的枪炮很容易达到这一范围,所以,这两个板厚的船板钢的抗侵能力不是很理想。 在尖头弹侵彻条件下,靶材发生压缩变形。弹孔壁材料的形变强化规律可近似用负指数规律描述,即在侧壁边缘处,材料因剧烈变形而强化,随到侧壁距离的增加,变形量逐渐减小,硬度值也相应的降低,直至降到基体材料硬度水平。侧壁边缘硬度随着弹速的升高而升高,硬度的这种变化可能是在一定变形速度范围内材料应变速率硬化的反映。侵彻过程可视为绝热过程,但绝热效应不显著,材料主要表现为形变强化。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 在平头弹侵彻条件下,靶板侧壁材料发生轴向剪切变形,同时,弹体前 方材料发生压缩变形。弹孔侧壁硬度的径向分布也符合负指数规律。平头弹 侵彻过程可近似视为绝热过程,当弹速处于亚弹速范围时,由于侧壁变形的 累积,绝热效应显著,侧壁边缘硬度随着弹速的升高而降低;而当弹速达到 常规弹速时,因侧壁材料快速发生断裂,从而抑制了变形的累积,绝热效应 不显著,侧壁边缘硬度又升高。 微观损伤主要以非金属夹杂物、轧制偏析带、晶界和脆硬的珠光体相等 材料薄弱处为核心形成,并按微孔聚集型机制发展。因此,提高靶材冶金质 量,降低组织中的偏析程度和非金属夹杂物量可以靶板提高抗剥落能力。 关键词:侵彻:船板钢;断裂;剪切撕裂;弹道极限 广


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