粉末材料聚能粒子流的形成与侵彻机理研究

由粉末材料药型罩形成的聚能射流在其轴线上处于一种连续不散的粒子状态，由无数个小微粒子组成，称之为聚能粒子流。由于粉末材料属于两相或多相材料，在高压变形时其力学性能复杂，因此，聚能粒子流表现出一系列特性。已有的定常理想不可压缩流体理论和准定常理想不可压缩理论等来解释均质密实材料形成射流及其破甲过程，其发展也比较成熟。它们都是从宏观上来描述射流的形成过程，其中比较重要的假设是材料的均质密实性，另外就是不可压理想流体。粉末材料药型罩从本质上说属于多孔材料，与密实均质材料冲击压缩特性有所区别，因此两者在射流形成和侵彻机理上存在着差别。本研究课题综述了关于粉末复合材料聚能粒子流的研究概况，分析了当前存在的问题。提出了解决这些问题的研究方法，并对之进行了可行性分析。本研究课题对国防和石油射孔行业有重要意义和应用价值。

测试了钨铜多孔材料的动态力学性能，拟合得到钨铜多孔材料的Johnson-Cook本构方程的相关参数。考虑多孔药型罩的初始孔隙度对多孔药型罩压合速度的影响，给出了多孔药型罩压合速度和聚能粒子流速度的计算方法。提出了判断多孔药型罩形成凝聚性聚能粒子流的角度准则和声速准则。从多孔药型罩材料在与爆轰波相互作用中受到冲击波加载及随后卸载、多孔药型罩在压合时的塑性变形以及聚能粒子流伸展过程中的塑性变形等造成聚能粒子流温升的三个阶段，对聚能粒子流温升进行理论估算，在考虑材料的可压缩性的基础上，结合多孔药型罩材料的特性，提出了聚能粒子流侵彻计算模型，该模型在不同情况下，可以转化为已有的多种形式的侵彻模型。对制备钨铜药型罩的工艺进行了优化，研究了材料配比、粒度级配、烧结温度以及添加剂等因素对其侵彻性能的影响，分析了不同靶板材料对其侵彻性能的影响，分别建立了穿深与时间之间的关系式。研究了炸高对穿深的影响，建立了炸高与穿深之间的关系式。