本文以某船用钢为研究对象，运用弹板侵彻试验及显微硬度、金相显微镜和SEM等分析测试手段，研究了靶材在侵彻过程的物理变化和损伤规律，从而对尖头弹和钝头弹侵彻船体钢的物理过程有了较全面的了解。 研究结果表明，对于尖头弹侵彻，靶材发生塑性扩孔型破坏和背部花瓣型破坏。弹体的侵彻过程与压入法测硬度相似。靶内应力状态为三向压应力，只要弹头保持完整，三向压应力状态就会得以维持，靶板就会持续变形下去。本实验中，弹体头部都保持完好，弹体可被视为刚性弹。因而该情况下，靶板发生扩孔型破坏。侵彻机理为延性侵彻。 对于钝头弹侵彻，靶板的破损形式和侵彻机理，随弹速的变化而不同。当弹速处于亚弹速范围时，弹头都保持了完好，此时弹体也视为刚性弹。在刚性钝头弹侵彻下，侵彻过程类似于金属穿孔挤压工艺。靶材先是出现沿侵彻方向的剪切变形，当变形达到一定深度后，弹体前方的材料与靶材发生剪切断裂。靶材发生冲塞型破坏侵彻机理为剪切型侵彻或冲孔型侵彻。当弹速达到常规弹速后，弹体发生粉碎性破坏，此时侵彻过程类似于长杆弹侵彻，侵彻过程可分为开坑阶段、定常侵彻阶段和剪切冲塞阶段。靶材发生侵蚀破坏和冲塞型破坏。 采用弹道极限的陆军标准及两射弹道极限确定法，试验确定了该试验条件下的弹道极限，见下表。结果表明，不论是尖头弹侵彻还是钝头弹侵彻，这两个板厚的船体钢的弹道极限均未超过常规弹速范围，一般的枪炮可轻易达到这一范围，因此从这个意义上说，这两个板厚的船体钢的抗侵能力不是很理想。 在分析已有模型的基础上，建立了一个新的尖头弹侵彻延性材料时，靶材的塑性功表达式，即 哈尔滨工程大学硕士学位论文利用上式计算尖头弹侵彻时的弹道极限，结果吻合较好。 尖头弹侵彻下，材料发生压缩变形。弹孔侧壁硬度的径向分布近似符合负指数规律，即在紧邻侧壁处，材料因剧烈变形而强化，随到侧壁距离的增加，硬度值降低，直至降到基体材料硬度水平。侧壁边缘硬度随弹速的升高而增加，且近似符合线性规律。侵彻过程可视为绝热过程，但绝热温升不显著，材料依然表现为强化。 钝头弹侵彻下，侧壁材料发生轴向剪切变形，同时，弹体前方的材料发生压缩变形，压缩变形首先在靶板背表面开始，而后自背表面向靶内传播。侧壁硬度的径向分布也符合负指数规律。在亚弹速范围内，侧壁边缘硬度随着弹速的升高而降低，当弹速达到常规弹速后，硬度又升高。钝头弹侵彻也可视为绝热过程。在亚弹速范围内，侧壁变形累积严重，热影响显著；当弹速达到常规弹速后，靶材快速损伤并断裂，从而抑制了变形的积累和温升效应，因而弹孔侧壁硬度又升高。 应力状态不同，绝热效应的影响不同。绝热效应对剪切状态影响较大，而对压缩状态影响较小。 尖头弹侵彻下，微观损伤的形式为微裂纹和微孔洞；钝头弹侵彻下，微观损伤的形式为绝热剪切带、微裂纹和微孔洞。除绝热剪切外，裂纹和孔洞均属于延性损伤，以夹杂物、轧制偏析带、晶界和脆硬的珠光体相等材料薄弱处为核心形成，并按微孔聚集型机制发展。 尖头弹侵彻下，弹孔的形成完全是靶材塑性变形的结果，微观损伤并未造成材料的破碎、断裂，因而对弹孔的形成作用不大。而钝头弹侵彻下，损伤造成了材料的破碎、剥离和断裂，直接导致了弹孔的形成。因而从防止破坏的角度出发，尖头弹侵彻条件下应主要防止材料的过渡塑性变形，而钝头弹侵彻条件下要防止材料的动态断裂。 靶厚对侵彻过程的影响主要表现在两个方面：弹孔孔径和弹道极限。靶厚增加，弹孔孔径增大，弹道极限也升高。对于侵彻机制和破坏方式而言，两者并无本质上的差别。 尖头弹侵彻条件下，靶板硬度增加，靶材的破坏形式将由塑性口孔破坏向冲塞型破坏转变，侵彻机理由延性侵彻向剪切型侵彻转变。延性侵彻所需要的能量近似与矾成正比，而剪切侵彻所需要的能量近似与几斤成正比。由此可通过调整弹径与靶厚的比值及靶板的硬度，实现破坏方式及侵彻机理的转变，从而可以对靶材的抗侵能力实现一定的控制。对于本试验而言，八肋 LP W 哈尔滨工程大学硕士学位论文tl，延性侵彻所需能量小于剪切侵彻所需的能量，因此通过提高靶板的硬度，使破坏形式由塑性扩孔破坏向冲塞破坏转变，侵彻机理由延性侵彻向剪切侵彻转变，这样侵彻所需的能量提高，从而靶板的抗侵彻能力也提高。