一种橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法技术

本发明专利技术公开了一种橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，包括以下步骤：对橡胶材料进行分离式霍布金森杆冲击试验，建立含温率效应的所述橡胶材料的本构模型；基于含温率效应的所述橡胶材料的本构模型，对橡胶基复合靶板进行X‑光脉冲试验，根据所述X‑光脉冲试验的数据，结合流体力学、聚能射流稳定性理论，建立橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型；结合所述橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型，对多种参数的橡胶基复合靶板进行剩余侵彻穿深试验，计算出具有最佳防护性能的橡胶基复合靶板的最优参数。本发明专利技术对新型防护装甲抗射流干扰的研究具有重要价值，也可为我国新型反新型防护装甲破甲战斗部设计和毁伤能力评估奠定理论基础。

Method for measuring jet penetration mechanism of rubber composite target plate

The invention discloses a rubber based composite target anti penetration mechanism determination method, which comprises the following steps: the rubber material for separating impact type hob Higginson test, the constitutive model of the rubber material containing rate of temperature effect; the constitutive model of the rubber material containing rate of temperature effect based on rubber based composite target X optical pulse test, according to the X light pulse test data, combined with the fluid mechanics and jet stability theory, a theoretical model of rubber composite plate in impingement jet; theoretical model combined with the rubber composite plate in the jet impact the rubber substrate composite target on a variety of parameters of the residual penetration test, calculate the optimal parameters of rubber based composite target plate has the best protective performance. Study on the invention of new anti armor disturbing jet has an important value, but also for our new model of anti armor penetration warhead design and damage ability of theoretical basis.

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法
本专利技术涉及橡胶研究领域，特别涉及一种橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法。
技术介绍
随着大威力和精确反装甲弹药的发展，装甲目标被发现和毁伤的概率明显增加，装甲防护在与反装甲弹药的对抗中，已处于劣势地位。目前反装甲破甲弹中由于采用了K型装药、F型装药、超低温装药等技术，发展了大威力和多级串联破甲战斗部，使破甲弹威力达到侵彻1200-1300mm厚的均质钢甲，穿甲弹中采用了分段杆、大长径比和拉伸杆等技术，使穿甲弹威力达到侵彻600-800mm厚的均质钢甲。面对如此严峻的威胁环境，由于受体积、重量、机动性等诸多条件的限制，仅靠增加装甲厚度的被动防护观念已经难以保证装甲目标战场生存力的实现。为了保证装甲目标战场生存力和持续作战能力，装甲目标必将朝着轻量化、机动性强方向发展。研究轻质、高效新型防护装甲(包括材料和结构)是世界各国重点研究方向。橡胶复合靶板(RubberCompositeArmour)实际上是由两块金属薄板和一块橡胶板通过黏合剂粘结组成的系统。当高速射流撞击橡胶复合靶板时，由于射流具有很高的能量密度，于是在撞击点形成一个膨胀孔，此孔以一定的加速度运动至极限。同时在应力波的作用下，射流侵彻复合靶板周围的金属板也会同橡胶夹层材料分离，发生沿法线方向的运动。在孔膨胀速度和盖板运动速度迭加的作用下，使得盖板在运动过程中不断与射流发生碰撞。而射流在侵彻橡胶复合靶板时，由于橡胶材料对射流的干扰，使得射流产生间断的失稳，出现变形和断裂趋势。在橡胶材料及金属板的作用下，射流出现周期性的变形和断裂。橡胶复合靶与金属靶、陶瓷靶和玻璃纤维靶相比，橡胶复合靶对射流具有高效的抗侵彻能力，能对射流性能进行有效的干扰，降低射流的侵彻能力，开展橡胶复合靶材料特性和抗侵彻机理的研究有现实的军事需求和应用背景。目前对于复合靶板抗射流的侵彻机理研究缺乏系统性的研究手段，本专利技术对复合靶板抗射流侵彻机理研究过程中的研究手段进行了集成，使各个研究手段相互协调，互为支撑，使得研究结果更加准确、科学。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法。所述技术方案如下：一种橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，包括以下步骤：S100对橡胶材料进行分离式霍布金森杆冲击试验，根据所述冲击试验的数据，建立含温率效应的所述橡胶材料的本构模型；S200基于含温率效应的所述橡胶材料的本构模型，对橡胶基复合靶板进行X-光脉冲试验，根据所述X-光脉冲试验的数据，结合流体力学、聚能射流稳定性理论，建立橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型；S300结合所述橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型，对多种参数的橡胶基复合靶板进行剩余侵彻穿深试验，根据所述剩余侵彻穿深试验的数据，计算出具有最佳防护性能的橡胶基复合靶板的最优参数。可选地，所述S100具体为，对所述橡胶材料进行233K-323K温度、1800/s-3000/s应变率下的分离式霍布金森杆冲击试验，获得橡胶材料的应力-应变关系；根据所述橡胶材料的应力-应变关系并结合Ogden模型，建立橡胶材料的本构模型，并推导出橡胶材料在233K-323K温度、1800/s-3000/s应变率下的应力-应变关系。可选地，所述S200具体为，对橡胶基复合靶板进行X-光脉冲试验，记录X-光脉冲试验数据；根据所述X-光脉冲试验数据，并结合应力波传播理论和开尔文-亥姆霍兹流体不稳定性，建立橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型。可选地，所述S300具体为，对多种参数的橡胶基复合靶板进行剩余侵彻穿深试验，记录剩余侵彻穿深试验数据；根据所述剩余侵彻穿深试验数据，计算出具有最佳防护性能的橡胶基复合靶板的最优参数。可选地，所述橡胶材料为天然橡胶6744和硅橡胶。可选地，所述橡胶材料的应力-应变关系为，式中，μi和αi为材料常数。可选地，含温率效应的所述橡胶材料的本构模型为：含压缩情况下三向应变λ1、λ2和λ3的超-粘弹性本构方程为，W(λ1，λ2，λ3，η1，η2)含温率效应的超-粘弹性本构模型为，W(λ1，λ2，λ3，η1)＝η1W(λ1，λ2，λ3)+N(λ1，λ2，λ3)含温率效应的本构方程为，式中，TR为橡胶材料转化温度。可选地，所述推导出的橡胶材料在233K-323K温度、1800/s-3000/s应变率下的应力-应变关系为：单轴冲击压缩情况下，超-粘弹性本构模型的应力-应变关系为，式中，A1～A7为与材料有关的常数，为应变率，T为K氏温度。TR分别为材料的参考应变率和参考温度；玻璃态时的应力-应变关系为，σ＝a[1-exp(-b·ε)]式中，a、b为与材料有关的参数，由最小二乘法拟合得到。可选地，所述橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型为：射流扰动微分方程为，式中：ρ为射流材料密度，v为射流微元速度，mj为射流微元质量，I为射流横截面对中性轴的惯性矩，将射流视为圆柱体，则η为衰减系数，0＜η＜1；射流垂直侵彻运动靶板的扩孔方程为，式中，rc为靶板在t时刻的孔径，rj为射流的直径。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：对新型防护装甲抗射流干扰的研究具有重要价值，同时也可为我国新型反新型防护装甲破甲战斗部设计和毁伤能力评估奠定理论基础。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的不同温度和应变率下Ogden模型拟合的应力-应变曲线试验曲线的关系图；图3是本专利技术实施例提供的含温率效应的橡胶本构模型拟合的应力-应变曲线与试验曲线的关系图；图4是本专利技术实施例提供的玻璃态时橡胶试件在不同应变率、不同温度情况时的应力-应变关系图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本专利技术实施例提供了一种橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，参见图1，包括以下步骤：S100对橡胶材料进行分离式霍布金森杆冲击试验，根据冲击试验的数据，建立含温率效应的橡胶材料的本构模型。S200基于含温率效应的所述橡胶材料的本构模型，对橡胶基复合靶板进行X-光脉冲试验，根据所述X-光脉冲试验的数据，结合流体力学、聚能射流稳定性理论，建立橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型。S300结合橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型，对多种参数的橡胶基复合靶板进行剩余侵彻穿深试验，根据剩余侵彻穿深试验的数据，计算出具有最佳防护性能的橡胶基复合靶板的最优参数。在本实施例中，S100具体为，对橡胶材料进行233K-323K温度、1800/s-3000/s应变率下的分离式霍布金森杆冲击试验，获得橡胶材料的应力-应变关系。根据橡胶材料的应力-应变关系并结合Ogden模型，建立橡胶材料的本构模型，并推导出橡胶材料在233K-323K温度、1800/s-3000/s应变率下的应力-应变关系。在本实施例中，S200具体为，对橡胶基复合靶板进行X-光脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，其特征在于，包括以下步骤：S100对橡胶材料进行分离式霍布金森杆冲击试验，根据所述冲击试验的数据，建立含温率效应的所述橡胶材料的本构模型；S200基于含温率效应的所述橡胶材料的本构模型，对橡胶基复合靶板进行X‑光脉冲试验，根据所述X‑光脉冲试验的数据，结合流体力学、聚能射流稳定性理论，建立橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型；S300结合所述橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型，对多种参数的橡胶基复合靶板进行剩余侵彻穿深试验，根据所述剩余侵彻穿深试验的数据，计算出具有最佳防护性能的橡胶基复合靶板的最优参数。

【技术特征摘要】
1.一种橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，其特征在于，包括以下步骤：S100对橡胶材料进行分离式霍布金森杆冲击试验，根据所述冲击试验的数据，建立含温率效应的所述橡胶材料的本构模型；S200基于含温率效应的所述橡胶材料的本构模型，对橡胶基复合靶板进行X-光脉冲试验，根据所述X-光脉冲试验的数据，结合流体力学、聚能射流稳定性理论，建立橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型；S300结合所述橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型，对多种参数的橡胶基复合靶板进行剩余侵彻穿深试验，根据所述剩余侵彻穿深试验的数据，计算出具有最佳防护性能的橡胶基复合靶板的最优参数。2.如权利要求1所述的橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，其特征在于，所述S100具体为，对所述橡胶材料进行233K-323K温度、1800/s-3000/s应变率下的分离式霍布金森杆冲击试验，获得橡胶材料的应力-应变关系；根据所述橡胶材料的应力-应变关系并结合Ogden模型，建立含温率效应的所述橡胶材料的本构模型，并推导出橡胶材料在233K-323K温度、1800/s-3000/s应变率下的应力-应变关系。3.如权利要求1所述的橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，其特征在于，所述S200具体为，对橡胶基复合靶板进行X-光脉冲试验，记录X-光脉冲试验数据；根据所述X-光脉冲试验数据，并结合应力波传播理论和开尔文-亥姆霍兹流体不稳定性，建立橡胶基复合靶板在射流冲击下的理论模型。4.如权利要求1所述的橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，其特征在于，所述S300具体为，对多种参数的橡胶基复合靶板进行剩余侵彻穿深试验，记录剩余侵彻穿深试验数据；根据所述剩余侵彻穿深试验数据，计算出具有最佳防护性能的橡胶基复合靶板的最优参数。5.如权利要求2所述的橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，其特征在于，所述橡胶材料为天然橡胶6744和硅橡胶。6.如权利要求2所述的橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，其特征在于，所述橡胶材料的应力-应变关系为，式中，μi和αi为材料常数。7.如权利要求2所述的橡胶基复合靶板抗射流侵彻机理测定方法，其特征在于，含温率效应的所述橡胶材料的本构模型为：含压缩情况下三向应变λ1、λ2和λ3的超-粘弹性本构方程为，W(λ1，λ2，λ3，η1，η2)含温率效应的超-粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖旭东，黄正祥，肖强强，贾鑫，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32