爆炸加载下变壁厚金属壳体纵向裂纹传播与碎裂机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11702140
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1201.爆炸力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

With the increasing damage power of weapons, the protective capability of important military targets is more and more strong. In order to improve the penetration warheads' bending strength and buckling resistance, variable wall thickness conical structure was often used, but the fragmentation mechanism especially the longitudinal crack propagation and interaction mechanism of variable wall thickness shell were still unclear. For the urgent need of research on variable wall thickness shell's fragmentation mechanism and fragments' statistical characteristics, the longitudinal fracture propagation and the fragmentation mechanism of variable wall thickness metal shells under explosive loading are researched by combining the experimental, theoretical and numerical simulation. Study on explosion experiment of various materials and structures shells, and fragments' fracture surface metallographic observation and statistical analysis will be carried out; the generation, propagation and interaction mechanism of longitudinal crack will be analyzed by using the high-speed photography technology; the fragmentation mechanism of metal shell with variable wall thickness was analyzed from multiple perspectives. It is expected to reveal the interaction mechanism of longitudinal fracture of metal shell with variable wall thickness and its influence on the fragmentation process under internal explosive loading, and the relationship between the statistical laws and the physical mechanism of shell dynamic fragmentation. This project not only has an important background of military application, but also analysis the longitudinal fracture propagation and fragmentation mechanism of the metal shell from a special new perspective, so it has high scientific value.
随着武器装备毁伤威力不断提高,重要目标的防护能力越来越强,为改善侵彻战斗部抗弯强度和抗失稳性能,常采用变壁厚锥形结构,但其碎裂机理尤其是纵向裂纹的传播与相互作用机理尚不清楚。针对变壁厚壳体的碎裂机理和破片统计特征相关研究的迫切需要,拟通过数值模拟、试验和理论相结合的方法,开展爆炸加载下变壁厚金属壳体纵向裂纹传播与碎裂机理研究。实施多种材料与结构壳体的静爆试验研究,进行破片的断裂面金相观察与统计分析;利用高速摄影技术分析壳体在内部爆炸加载下纵向裂纹的产生、传播和相互作用规律;进而从多角度分析总结变壁厚金属壳体碎裂机理。以期揭示在内部爆炸加载下变壁厚金属壳体纵向裂纹的相互作用机理及其对碎裂过程的影响,以及壳体动态碎裂的统计现象与物理机理的关系。本项目不仅具有重要的军事应用背景,还从新的视角研究金属壳体的纵向裂纹传播与碎裂机理,因而具有较高的科学价值。

结项摘要

本项目以深侵彻战斗部为背景,针对变壁厚壳体结构在内部爆炸加载下的碎裂机理开展研究。首次系统地给出了变壁厚壳体破片的形貌、断裂模式和质量分布,发现从大端起爆时,壳体外表面的裂纹扩展速度明显高于小端起爆时的裂纹扩展速度。根据Grady的能量平衡理论和Mott分布,建立了破片质量统计特征值与物理参数之间的半经验尺度关系。实验结果、理论分析和数值模拟结果基本一致。分析了壳体破片的微观特征,大锥角壳体从小端起爆时典型破片靠近壳体端面部分的厚度方向中部存在微裂纹和孔洞,剪切断裂模式与拉伸断裂模式的竞争导致了破片在该部位的断裂面非常不规则。开展了高强钢变壁厚壳体的静爆试验,分别从两端起爆,同时采用高速摄影技术和激光干涉测速技术联合观测变壁厚壳体的碎裂过程。首次获得了两种起爆模式下变壁厚壳体表面膨胀断裂过程图像和径向速度历程曲线。试验结果表明:从大端起爆时壳体表面裂纹传播速度远大于从小端起爆的情况,验证了之前的研究结果。本项目成果可指导战斗部中类似结构的威力或安全性优化设计,同时也将目前壳体的一维或二维动态破碎机理研究拓展到三维问题,因此具有较大的科学价值。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
A fragments mass distribution scaling relations for fragmenting shells with variable thickness subjected to internal explosive loading
内部爆炸载荷作用下不同厚度破片弹的破片质量分布比例关系
  • DOI:
    10.1016/j.ijimpeng.2018.05.013
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    International Journal of Impact Engineering
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Zhang Zhibiao;Huang Fenglei;Cao Yuan;Yan Cheng
  • 通讯作者:
    Yan Cheng
灭火弹外表面预制破片沟槽壳体爆炸破碎效果仿真研究
  • DOI:
    10.15892/j.cnki.djzdxb.2020.01.001
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    弹箭与制导学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄天;张志彪;王雨时;闻泉;王光宇
  • 通讯作者:
    王光宇
The simulation study of damage assessment of a surface-to-air missile system attacked by an anti-radiation missile and the optimization of fuze-warhead coordination
地空导弹系统反辐射导弹毁伤评估及引信战斗部协同优化仿真研究
  • DOI:
    10.1088/1742-6596/1507/8/082027
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Journal of Physics Conference Series
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zh B Zhang;Y Sh Wang;Y Cao
  • 通讯作者:
    Y Cao
内部爆炸加载下变壁厚壳体破片的宏观与金相分析
  • DOI:
    10.15892/j.cnki.djzdxb.2018.06.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    弹箭与制导学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张志彪;王雨时;邓涛
  • 通讯作者:
    邓涛

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其他文献

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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