文档介绍：第卷第期兵工学报..
年月.
泡沫金属/金属管塑性变形缓冲器降低弹载设备
过载的数值模拟
梁增友,高位,陈智刚
.中北大学地下目标毁伤技术重点学科实验室,山西太原;.中国兵器装备集团公司厂,重庆
摘要:为降低弹载设备在弹丸高速侵彻目标过程中的高过载,设计一种可降低过载值的泡沫
金属/金属管塑性变形缓冲器。利用有限元软件对其在降低弹载设备过载上的效能进行
数值模拟研究,通过数值模拟得到弹载设备侵彻过程中的过载时程曲线,并与没有采取任何措施和
仅采用单纯金属管塑性变形缓冲器的弹载设备过载时程曲线进行对比。结果表明:泡沫金属/金属
管塑性变形缓中器可以大幅降低高速、侵彻时间长的弹丸中的弹载设备过载,且在降低弹载设备过
载效能和作用时间上优于单纯的金属管塑性变形缓冲器。
关键词:兵器科学与技术;泡沫金属/金属管;塑性变形缓中器;弹载设备;高过载
中图分类号:. 文献标志码: 文章编号:.—
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言曩萎窦
射弹中弹载设备在侵彻过程时承受着高过载, 底部加装减载结构,利用减载结构的变形吸能特性
这种情况极易造成弹内测试设备损坏。为确保该类减小传递到器件上的冲击峰值。钱立志通过
收稿日期:——
作者简介:梁增友一,男,教授。:—.
兵工学报第卷
设计橡胶垫和叠簧组合的复合减震装置来降低弹载时,泡沫金属在压缩作用下,吸收一部分能量,并使
设备在侵彻中的高过载,验证该方法可降低弹载设锥台及其后面的冲击载荷降低平缓,实现缓冲吸能
备的高过载。的目的。
薄壁金属管塑性变形缓冲器具有结构简单、工
作可靠、载荷波动小等优点,利用金属材料弹塑胀环
性变形来吸收冲击和爆炸的能量在车辆、舰船和航锥台
天器上广泛使用。汽车的前后防撞钢梁就是利用金
属管的塑性变形来吸收车辆碰撞时的能量,以最大
泡沫金属
限度保护乘员生命安全。刘丰林等提出采用一
种线性特性好、体积小、刚度高并且结构简单的形
弹簧代替普通机械弹簧做缓冲器,此缓冲器就是利
用金属管径向变形来实现缓冲作用的。但是,薄壁
金属管塑性变形缓冲器在工作时,载荷加载在金属
管的径向方向,对金属管径向压缩,缓冲器结构较图泡沫金属/金属管塑性变形缓冲器结构原理图
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大,如弹载设备是某火工品,作为弹药缓冲器必将牺

牲射弹的装填比,不能达到预期的毁伤效果。
泡沫金属是一种多孔结构的材料,其屈服强度根据文献中关于胀环扩径过程可以视为塑
与泡沫金属基体材料相关,在压缩载荷作用下,泡沫性成形问题的表述,胀环总缓冲力的大小可以表
金属表现出一个近似恒应力的塑性变形过程,这种示为
大塑性变形量的压缩应变行为,使得泡沫金属材料
在经受压缩载荷时,能在保持较低的应力水平下吸~ . 【·一惫.
收大量的压缩能量。当前使用较多的是泡沫铝,
由于基体材料铝的屈服强度低,当用在降低弹载设式中二赛,为胀环与锥台接触处
备过载时,因为弹内空间的限制,缓冲作用时间短, 的半锥角;、分别为胀环