本发明专利技术提供了一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，该方法按照以下步骤进行：步骤一，静态力学性能实验，步骤二，动态力学性能实验，步骤三，层裂实验，三个步骤依次进行，若满足，则进行下一步实验，若不满足，则判定杀伤破样品不符合完整性要求。若三个步骤均满足，则判定杀伤破样品符合完整性要求，本发明专利技术的评价方法按照应变率从低到高分别进行了静态、动态力学性能实验以及层裂实验，实验方法由简到繁，若某一步骤下实验结果不满足指标要求则可直接判断杀伤破片在爆轰加载下不满足完整性能要求，无需再进行后续实验。验。验。
【技术实现步骤摘要】
一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法
[0001]本专利技术属于爆炸力学实验领域，涉及完整性评价，具体涉及一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法。
技术介绍
[0002]杀伤战斗部是战场上广泛使用的杀伤性武器，毁伤原理为中心主装药起爆后爆轰产物及爆轰波驱动杀伤破片高速运动，以实现对轻质装甲、人员等目标的毁伤。因此杀伤破片在高速爆轰载荷驱动作用下的力学响应直接决定了战斗部的毁伤效果。
[0003]由于炸药起爆瞬间，在爆轰载荷作用下杀伤破片材料受到高温高压以及爆轰波的相互作用，导致杀伤破片可能由于强烈的挤压作用、高温下发生热软化以及层裂拉伸等载荷形式而出现损伤裂纹、断裂等性能弱化现象，使得单个杀伤破片质量降低且呈不规则形状，难以按照设计的初速和飞散方向运动，严重影响了战斗部的毁伤威力，因此研究杀伤破片材料在爆轰载荷作用下的结构完整性具有重要意义。
[0004]目前常用的评价方法：工程验证、模拟实验和数值模拟。工程上通过战斗部静爆试验可以直接得到不同杀伤破片在爆轰加载下的完整性结果，真实载荷环境下实验结果可靠性高，指导效果好，但进行一次静爆试验需要耗费大量人力物力，试验准备周期长，回收杀伤破片的过程难以保证不对杀伤破片产生二次损伤，影响评价结果。GJB 3793A-2018提出采用静态压溃性能来评价其完整性，其缺点在于：1)爆轰载荷的特点是具有瞬时的超高温高压，应变率一般大于105s-1
，金属材料在不同应变率下的力学响应是完全不同的，用静态载荷下的压溃性能来反映动态静爆载荷的完整性能，缺乏一定的理论依据；2)杀伤破片材料在爆轰载荷下的断裂模式较为复杂，可能出现挤压破坏、热软化以及层裂拉伸等破坏，单纯用静态的压缩实验不足以描述材料在爆轰载荷下的断裂损伤问题，更无法准确预估杀伤破片在爆轰载荷下的完整性能。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，解决现有技术中的评价方法难以兼顾准确性和低成本性的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0007]一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，该方法按照以下步骤进行：
[0008]步骤一，静态力学性能实验：
[0009]对杀伤破片进行静态力学性能实验，当静态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行动态力学性能实验，当静态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破不符合完整性要求；
[0010]步骤二，动态力学性能实验：
[0011]对杀伤破片进行动态力学性能实验，当动态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行层裂实验实验，当动态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破不符合完整性要求；
[0012]步骤三，层裂实验：
[0013]对杀伤破片进行层裂实验，当层裂实验结果满足完整性要求，则判定杀伤破片符合完整性要求，当层裂实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破片不符合完整性要求。
[0014]本专利技术还具有如下技术特征：
[0015]步骤一中，当杀伤破片变形率小于δ
c
时，以及杀伤破片表面不出现明显裂纹时，则该杀伤破片的静态力学性能实验结果满足完整性要求；
[0016]步骤二中，当杀伤破片强度极限大于σ
b
、断裂应变大于ε
b
时，则该杀伤破片的动态力学性能实验结果满足完整性要求；
[0017]步骤三中，当层裂强度大于σ
fc
时，则该杀伤破片的样品的层裂实验结果满足完整性要求；
[0018]其中：δ
c
为40％，σ
b
为1.1GPa，ε
b
为0.08，σ
fc
为2.4GPa。
[0019]步骤一中，所述的静态力学性能实验为压溃性能实验，压溃性能实验包括恒定载荷和恒定变形率两种测试方法，恒定载荷测试方法是在施加给定值的载荷条件下杀伤破片不发生裂纹和破坏；恒定变形率测试方法是在载荷方向产生固定变形率条件下，杀伤破片不发生裂纹和破坏；
[0020]杀伤破片的静态力学性能实验装置为万能材料试验机，对杀伤破片的压溃性能进行实验，根据国军标GJB3793A-2018对恒定载荷测试方法的具体载荷条件以及变形要求，当杀伤破片变形率小于δ
c
时，以及杀伤破片表面不出现明显裂纹时判定杀伤破片满足压溃性能要求；
[0021]实验时将杀伤破片置于试样机的夹具上，以5mm/min～10mm/min的速度加载，并保压10s时间，实验后用千分尺测量杀伤破片高度，按式Ⅰ计算杀伤破片变形率：
[0022][0023]根据杀伤破片的具体尺寸选择相应的压溃载荷，判断受载后是杀伤破片否满足变形要求，若不满足则可直接判定杀伤破片无法满足在爆轰加载下的完整性要求，若满足则继续进行动态力学性能实验。
[0024]步骤二中，所述的动态力学性能实验的实验装置为分离式霍普金森压杆，分离式霍普金森压杆的工作过程为：子弹在高压气体驱动下以一定速度撞击入射杆左端部，在入射杆中形成直接入射压缩压力波，通过应变片记录应变ε
i
，入射波压缩杀伤破片后产生反射应力波以及透射应力波，分别通过应变片记录为ε
r
和ε
t
，最右端吸收杆的作用是吸收透射应力波，减少应力波多次反射带来的误差；于是根据应变片记录得到的ε
i
、ε
r
、ε
t
，以及杆中的弹性波波速c，杆截面面积A，杆弹性模量E，杀伤破片初始厚度l0以及截面面积A0，通过式Ⅱ～式Ⅳ能够计算获得杀伤破片的动态力学性能相关参量，包括应变率应变ε和应力σ：
[0025][0026][0027][0028]式中，t为时间；
[0029]从而获取杀伤破片在102～104s-1
应变率范围内的动态应力应变曲线，以及强度极限、断裂应变等参量，当杀伤破片强度极限大于σ
b
、断裂应变大于ε
b
时，判定该杀伤破片满足动态力学性能要求，可继续进行层裂实验，若不满足则可直接判定杀伤破片无法满足在爆轰加载下的完整性要求；
[0030]步骤三中，所述的层裂实验的装置由轻气炮、弹托、飞片、样品、测速系统和回收舱组成，飞片与样品为圆柱形薄片，直径均为Dmm，飞片厚为2～4mm，样品厚4～8mm，装置工作过程为：弹托和飞片在轻气炮的驱动下以一定的速度飞向样品，与样品发生碰撞，碰撞后的样品通过回收舱回收，通过激光测速仪测量样品自由面速度，根据式
Ⅴ
可以算得样品的层裂强度：
[0031][0032]式中：
[0033]ρ0为样品初始密度；
[0034]c0为拉格朗日平均声速；
[0035]u1为自由面速度峰值；
[0036]u2为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：步骤一，静态力学性能实验：对杀伤破片进行静态力学性能实验，当静态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行动态力学性能实验，当静态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破不符合完整性要求；步骤二，动态力学性能实验：对杀伤破片进行动态力学性能实验，当动态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行层裂实验实验，当动态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破不符合完整性要求；步骤三，层裂实验：对杀伤破片进行层裂实验，当层裂实验结果满足完整性要求，则判定杀伤破片符合完整性要求，当层裂实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破片不符合完整性要求。2.如权利要求1所述的基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，其特征在于：步骤一中，当杀伤破片变形率小于δ
c
时，以及杀伤破片表面不出现明显裂纹时，则该杀伤破片的静态力学性能实验结果满足完整性要求；步骤二中，当杀伤破片强度极限大于σ
b
、断裂应变大于ε
b
时，则该杀伤破片的动态力学性能实验结果满足完整性要求；步骤三中，当层裂强度大于σ
fc
时，则该杀伤破片的样品的层裂实验结果满足完整性要求；其中：δ
c
为40％，σ
b
为1.1GPa，ε
b
为0.08，σ
fc
为2.4GPa。3.如权利要求1所述的基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，其特征在于，步骤一中，所述的静态力学性能实验为压溃性能实验，压溃性能实验包括恒定载荷和恒定变形率两种测试方法，恒定载荷测试方法是在施加给定值的载荷条件下杀伤破片不发生裂纹和破坏；恒定变形率测试方法是在载荷方向产生固定变形率条件下，杀伤破片不发生裂纹和破坏；杀伤破片的静态力学性能实验装置为万能材料试验机，对杀伤破片的压溃性能进行实验，根据国军标GJB3793A-2018对恒定载荷测试方法的具体载荷条件以及变形要求，当杀伤破片变形率小于δ
c
时，以及杀伤破片表面不出现明显裂纹时判定杀伤破片满足压溃性能要求；实验时将杀伤破片置于试样机的夹具上，以5mm/min～10mm/min的速度加载，并保压10s时间，实验后用千分尺测量杀伤破片高度，按式Ⅰ计算杀伤破片变形率：根据杀伤破片的具体尺寸选择相应的压溃...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐娇姣，梁争峰，屈可朋，郑雄伟，朱宝玥，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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