[发明专利]一种弹体正侵彻分层介质运动规律的评价方法

摘要

本发明涉及一种弹体正侵彻分层介质运动规律的评价方法，依据弹体在分层介质侵彻效应的特点，首先建立弹体侵彻分层介质第一层的阻力方程，根据第一层的材料物理力学参数确定第一层的阻力函数，将该函数代入阻力方程并求解得到弹体侵彻第一层两个阶段弹体加速度、速度、位移，并将第一层视为无限介质，得到弹体速度耗尽时的侵彻深度，再据此计算第二层以至第N层的弹体加速度、速度、位移。本发明提出的一种正侵彻分层介质运动规律的评价方法，克服了目前单纯由实验或理论分析评价弹体侵彻运动规律的不足，具有评价结果精准的特点，有助于降低试验成本，缩短研究周期，可应用于侵彻实验弹体的设计和侵彻运动规律的评价。

主权项

1.一种弹体正侵彻分层介质运动规律的评价方法，其特征是：包括以下步骤：步骤S1：根据单层无限介质侵彻运动规律，弹体正侵彻过程分为成坑阶段和稳定侵彻阶段，在成坑阶段，假设弹体轴线方向的弹体阻力F如公式下：F＝cz,0≤z≤4a   (1)，在稳定侵彻阶段，假设沿弹体轴线方向弹体阻力F如下：F＝πa²(R+NρV²),4a≤z≤P   (2)，其中公式(2)采用的是空腔膨胀理论给出的阻力表达式，上述公式(1)、(2)中，F为弹体瞬时阻力；Z为弹体位移；V为弹体速度；c为待定系数；a为弹体半径；R与静阻力有关，通过试验结果直接确定；Nρ V²与动阻力相关，ρ为靶体初始密度；P是最终侵彻深度；公式(2)中，对于卵形弹头：r为弹头曲率半径；对于锥形弹头：L_n为头部长度；对于球形弹头：r为球的半径；最终侵彻深度P的计算公式如下：公式(3)中，V_K为成坑阶段结束后弹体的剩余速度，待定系数V_S为弹体初始速度；弹体最大过载A的计算公式如下：与静阻力相关参数R由下式计算，反映弹体正侵彻过程运动规律的参数为：加速度g、速度V、位移Z、侵彻历时t，按下述步骤推导得到其解析解：步骤S1.1：由牛顿第二定律和初始条件，成坑阶段：其中定义t_K为弹体到达z＝4a时的时间，此时V＝V_K，步骤S1.2：稳定侵彻阶段：步骤S2：多层介质侵彻运动规律计算，包括以下步骤：步骤S2.1：第一层按公式(13)计算，当第一层为无限厚度时的侵彻深度为H₁，T₁为第一层实际厚度，如果H₁≤T₁，按单层介质的成坑阶段和稳定侵彻阶段计算弹体的运动规律，弹体侵彻经历时间t₁为：                                                                 如果H₁>T₁，按以下公式计算弹体穿越第一层后的剩余速度V₁、经历时间t₁：步骤S2.2：第二层按式(13)计算，此时不记公式中的4a一项，第二层为无限厚度时的侵彻深度为H₂，第二层实际深度为T₂，如果H₂≤T₂，按下列公式计算第二层中弹体的运动规律：弹体侵彻经历时间t₂为：如果H₂>T₂，按以下公式计算弹体穿越第二层后的剩余速度V₂、经历时间t₂：步骤S2.3：第n层按式(13)计算，此时不记公式中的4a一项，第n层为无限厚度时的侵彻深度H_n，第n层为实际厚度为T_n，如果H_n≤T_n，按下列公式计算第n层中弹体的运动规律：如果H_n>T_n，按以下公式计算弹体穿越第n层后的剩余速度V_n、经历时间t_n：步骤S2.4：第n+1层以第n层剩余速度V_n、经历时间t_n按上述计算方法依次类推一直计算到弹体速度为0。步骤S3：通过以上计算，分别绘制侵彻过程中每一层的加速度、速度、位移的时程曲线图，合并后分别得到弹体侵彻全程的加速度、速度、位移的时程曲线图，全程的加速度、速度、位移的时程曲线图即为弹体正侵彻分层介质时完整的运动规律。