金属靶板侵彻数值模拟对比研究*
2022-05-21郭亚洲
陈 亚,谈 超,郭亚洲,3
(1. 西北工业大学航空学院,陕西 西安 710072;2. 西安现代控制技术研究所,陕西 西安 710072;3. 西北工业大学冲击动力学及工程应用陕西省重点实验室,陕西 西安 710072)
数值模拟已成为当今科学研究的重要手段,而有限元软件作为数值模拟的具体实现途径,也成为探究科学和工程问题不可或缺的工具。将数值模拟与实验相结合,不仅可极大降低研究成本,完善实验中不易测得的物理量,同时也可以为理论研究提供数据支撑。在金属靶板侵彻这一问题上,利用数值模拟技术已进行了大量研究。
Rusinek 等使用ABAQUS 对弹体侵彻进行了数值模拟,靶板材料为钢,型号为Weldox 460E,厚度为12 mm;弹体为圆锥形,弹体速度为120~600 m/s;选用Johnson-Cook (J-C)本构模型和J-C 失效准则,探究了弹体直径对靶板穿透效果的影响。结果表明,弹道极限与弹体直径呈线性关系,侵彻过程中靶板温升与设置的摩擦因数有关,摩擦因数越大,靶板温升越大。Iqbal 等借助ABAQUS 软件,针对靶板材料1100-H12,并分别设置1 mm 厚的单层和双层(0.5 mm+0.5 mm) 2 种靶板,选用J-C 本构模型和失效准则,探究了这2 种靶板所表现出来的抗侵彻差异。模拟结果表明,单层靶抗卵形弹体侵彻性能优于双层靶。Børvik 等采用LS-DYNA 开展了不同形状(平头形、半球形和圆锥形)弹体侵彻模拟工作,靶板与Rusinek 等的研究对象相同,仍然选用J-C 本构模型和失效准则,数值模拟结果与实验结果吻合较好。Dey 等在Børvik 等模拟结果的基础上,利用LS-DYNA 进行了侵彻模拟来探究最准确的失效准则,结果发现带损伤的J-C 本构和失效准则效果最佳,模拟数据与实验数据吻合最好。……
