以侧向撞击仿真分析的临界破坏条件为依据,侧向撞击共分为3 m、5 m、6 m 和8 m 共4 组高度的撞击试验,不同高度侧向撞击的弹体变形如图5 所示,经过3 m、5 m、6 m 和8 m 高度的侧向撞击,原直径ϕ100 mm 的弹体撞击部位的尺寸变为ϕ98.2 mm、ϕ95.9 mm、ϕ95.3 mm 和ϕ93.1 mm,径向变形量分别为Δ1.8 mm、Δ4.1 mm、Δ4.7 mm 和Δ6.9 mm,变形量随着落锤高度的增加而逐渐增大。
图2 弹体惰性装填过程
图3 试验场地布置示意图
图4 试验撞击瞬间高摄照片
(a)侧向撞击;(b)头部撞击
图5 侧向撞击的弹体变形对比
(a)3 m;(b)5 m;(c)6 m;(d)8 m
图6 所示为不同高度侧向撞击作用下弹体最大应变曲线,图中实线部分为撞击过程中应变片测到的有效应变,虚线部分为应变片损坏或由于落锤撞击弹体,弹体变形回弹造成应变片与测试系统间的航空插件断开,引起电路断开,输出电压信号突变,为无效数据。3 m、5 m、6 m 和8 m 高度的侧向撞击作用下,弹体的最大应变值分别为0.003 2、0.004 3、0.005 1 和0.005 8。
以头部撞击仿真分析的临界破坏条件为依据,头部撞击共分为6 m、8 m、10 m 和11 m 共4 组高度的撞击试验,不同高度头部撞击的弹体变形如图7 所示,经过6 m、8 m、10 m 和11 m 高度的头部撞击,原长172 mm 的弹体变形为168.9 mm、167.4 mm、165.7 mm 和164.5 mm,径向变形量分别为Δ3.1 mm、Δ4.6 mm、Δ6.3 mm 和Δ7.5 mm,变形量随着落锤高度的增加而逐渐增大。
图6 侧向撞击的弹体应变曲线(www.xing528.com)
(a)3 m;(b)5 m;(c)6 m;(d)8 m
图7 头部撞击的弹体形变对比
(a)6 m;(b)8 m;(c)10 m;(d)11 m
图8 所示为不同高度头部撞击作用下弹体最大应变曲线,图中实线和虚线部分的意义和侧向相同,在6 m、8 m、10 m 和11 m 高度的头部撞击作用下,弹体的最大应变值分别为0.006 7、0.020 4、0.043 5 和0.075。
图8 头部撞击的弹体应变曲线
(a)6 m;(b)8 m;(c)10 m;(d)11 m
不同高度落锤撞击弹体侧向和头部时,弹体在径向和轴向上的总体变形量和变形拟合函数如图9所示。
图9 落锤试验弹体总体变形量
(a)侧向撞击弹体变形量;(b)头部撞击弹体变形量
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