弹靶撞击响应现象及分类详解

穿甲效应的试验研究中，因弹靶碰撞而产生的材料响应现象可为弹靶作用机理分析提供依据，一直以来都是试验中的重要测定内容被研究人员所重视。长期以来，撞击响应现象按不同的方法也有着不同的分类，如几何特征、材料属性、着靶速度或应变率等。钱伟长［26］（1984）根据不同着靶速度和应变率对撞击响应现象进行了分类，将着靶速度、应变率的大小和物质材料的运动特点联系了起来。

事实上，弹靶撞击过程材料响应与弹靶界面的动载荷强度、材料自身力学性能及温升等具有关联性，仅仅用1～2个参量难以将弹靶撞击响应现象予以准确反映。Jonson W［113］（1972）提出选取量纲为1的参数ρv2/σy反映金属材料在碰撞过程中的响应现象，并将此数称为Jonson损伤数［113］（damage number）。式中，v为弹体相对靶体的垂直着靶速度；σy为材料动态屈服强度；ρ为材料密度。损伤数可以理解为材料惯性与强度的比值。表2.1列出了材料对撞击的响应特性与损伤数的关联。

表2.1　材料对撞击的响应特性

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通过损伤数进行弹靶撞击响应的分类虽然存在以下不足：

①未考虑弹丸的初始特征参数，如头部形状等；

②当损伤数较大时，对应的界面压力及应变率极高，热效应突出，σy的意义和取值大小难以明确。

但是针对特定结构的钨合金破片对金属靶的高速穿甲，界面压力及温升幅度远未达到超高速撞击的量级。因此，采用损伤数表征钨合金破片对金属靶穿甲中的响应现象仍为恰当的选择。