一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法及系统。该方法包括获取不同扭转工艺参数下的集束钨丝增强复材以及对应的2D网格模型；获取测试试样以及相应区域的2D网格模型；利用分离式霍普金森压杆实验SHPB对测试试样进行单轴动态压缩，得到相应区域的单轴压缩应力

【技术实现步骤摘要】
一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及材料高应变力学行为模拟及性能预测领域，特别是涉及一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法及系统。

技术介绍

[0002]作为现代战争中的一类重要武器，穿甲弹主要依靠弹芯的动能击穿装甲，从而直接对装甲目标中的人员、装备形成致命毁伤。在穿甲侵彻过程中要保证残余弹体头部不出现蘑菇头，头部始终保持尖锐，如图1所示。目前，常用的穿甲弹芯应用的主要材料是高密度钨合金，但是钨合金的强度有限，且弹芯的自锐化性能也不够高，这限制了钨合金弹芯的穿深。因此研究人员在传统钨合金的基础上，逐渐开发出了钨纤维增强复合材料。此外，弹芯在发射过程中不可避免的要承受拉应力，因此基体材料需具有一定的塑性以保证弹芯不发生脆断，铜基合金不仅具有相对较好的塑性，同时具有良好的自锐化性能和较高的密度，并且发现Zn元素可以提高钨相和基体的界面结合，是一种具有良好应用潜力的基体材料。
[0003]基于目前研究发现，当沿直纤维径向和45
°
角方向加载时，复合材料的塑性明显降低。因此，对钨纤维的取向进行精确控制，利用钨纤维各向异性的特点，可以制备出具有良好自锐化特性的复合材料。总之，通过制定包括钨丝直径，扭转比例和角度等工艺参数，实现集束增强复材中心区域与边缘区域钨丝取向和分布的精确控制，形成边缘区域塑性差，中心区域强度高的性能差异，进而保证材料具有良好的自锐化性能。
[0004]综上，对于集束钨丝增强复材而言，准确制定扭转工艺参数并分析不同扭转工艺所带来组织性能上的变化，对于评价集束钨丝增强复材在相关领域应用具有重大的指导意义。但是目前对于集束钨丝增强复材的研究相对较少，对不同扭转工艺下集束钨丝增强复材的断裂行为认识还不够深入。
[0005]因此，亟需提供一种以侵彻性能作为定量指标的仿真预测方法，进而达到优化工艺参数的目的，推进集束钨丝复材在相关领域的应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法及系统，能够确定集束钨丝增强复材侵彻性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法，包括：
[0009]获取不同扭转工艺参数下的集束钨丝增强复材以及对应的2D网格模型；扭转工艺参数包括：钨丝直径、扭转角度、扭转比例以及熔渗工艺；
[0010]获取集束钨丝增强复材的不同区域的测试试样以及相应区域的2D网格模型；
[0011]利用分离式霍普金森压杆实验(Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB)对测试试样进行单轴动态压缩，得到相应区域的单轴压缩应力
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应变曲线；
[0012]根据测试试样的单轴压缩应力
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应变曲线以及对应区域的2D网格模型，利用
ANSYS/LS
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DYNA求解器进行SHPB仿真模拟，确定对应扭转工艺参数下的集束钨丝增强复材的本构参数；所述本构参数包括：弹性模量和剪切模量；
[0013]根据集束钨丝增强复材的2D网格模型和对应的本构参数，利用ANSYS/LS
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DYNA求解器进行复材弹体侵彻靶板过程的有限元模拟，确定集束钨丝增强复材的穿深。
[0014]可选地，所述获取不同扭转工艺参数下的集束钨丝增强复材以及对应的2D网格模型，具体包括：
[0015]获取集束钨丝增强复材的扭转工艺参数；
[0016]根据扭转工艺参数，利用扭转机对钨纤维集束进行扭转；
[0017]根据扭转工艺参数，利用氢气烧结炉对扭转后的钨纤维集束进行熔渗，确定集束钨丝增强复材；
[0018]采用扫描的方法，确定集束钨丝增强复材的二维图像；
[0019]根据二维图像建立集束钨丝增强复材的2D网格模型。
[0020]可选地，所述获取集束钨丝增强复材的不同区域的测试试样以及相应区域的2D网格模型，具体包括：
[0021]采用扫描的方法，确定测试试样的二维图像；
[0022]根据测试试样的二维图像确定测试试样的2D网格模型。
[0023]可选地，有限元模拟靶板为45钢。
[0024]一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定系统，包括：
[0025]集束钨丝增强复材获取模块，用于获取不同扭转工艺参数下的集束钨丝增强复材以及对应的2D网格模型；扭转工艺参数包括：钨丝直径、扭转角度、扭转比例以及熔渗工艺；
[0026]测试试样获取模块，用于获取集束钨丝增强复材的不同区域的测试试样以及相应区域的2D网格模型；
[0027]单轴压缩应力
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应变曲线确定模块，用于利用分离式霍普金森压杆实验SHPB对测试试样进行单轴动态压缩，得到相应区域的单轴压缩应力
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应变曲线；
[0028]本构参数确定模块，用于根据测试试样的单轴压缩应力
‑
应变曲线以及对应区域的2D网格模型，利用ANSYS/LS
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DYNA求解器进行SHPB仿真模拟，确定对应扭转工艺参数下的集束钨丝增强复材的本构参数；所述本构参数包括：弹性模量和剪切模量；
[0029]穿深确定模块，用于根据集束钨丝增强复材的2D网格模型和对应的本构参数，利用ANSYS/LS
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DYNA求解器进行复材弹体侵彻靶板过程的有限元模拟，确定集束钨丝增强复材的穿深。
[0030]可选地，所述集束钨丝增强复材获取模块具体包括：
[0031]扭转工艺参数获取单元，用于获取集束钨丝增强复材的扭转工艺参数；
[0032]扭转单元，用于根据扭转工艺参数，利用扭转机对钨纤维集束进行扭转；
[0033]熔渗单元，用于根据扭转工艺参数，利用氢气烧结炉对扭转后的钨纤维集束进行熔渗，确定集束钨丝增强复材；
[0034]二维图像第一确定单元，用于采用扫描的方法，确定集束钨丝增强复材的二维图像；
[0035]2D网格模型第一确定单元，用于根据二维图像建立集束钨丝增强复材的2D网格模型。
[0036]可选地，所述测试试样获取模块具体包括：
[0037]二维图像第二确定单元，用于采用扫描的方法，确定测试试样的二维图像；
[0038]2D网格模型第二确定单元，用于根据测试试样的二维图像确定测试试样的2D网格模型。
[0039]可选地，有限元模拟靶板为45钢。
[0040]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0041]本专利技术所提供的一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法及系统，利用SHPB与有限元模拟相结合的方式实现，利用SHPB对不同区域(中心区与边缘区)测试试样进行单轴动态压缩得到单轴压缩应力
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应变曲线，利用ANSYS/LS
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DYNA求解器进行SHPB仿真模拟，确定本构参数，进而根据集束钨丝增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法，其特征在于，包括：获取不同扭转工艺参数下的集束钨丝增强复材以及对应的2D网格模型；扭转工艺参数包括：钨丝直径、扭转角度、扭转比例以及熔渗工艺；获取集束钨丝增强复材的不同区域的测试试样以及相应区域的2D网格模型；利用分离式霍普金森压杆实验SHPB对测试试样进行单轴动态压缩，得到相应区域的单轴压缩应力
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应变曲线；根据测试试样的单轴压缩应力
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应变曲线以及对应区域的2D网格模型，利用ANSYS/LS
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DYNA求解器进行SHPB仿真模拟，确定对应扭转工艺参数下的集束钨丝增强复材的本构参数；本构参数包括：弹性模量和剪切模量；根据集束钨丝增强复材的2D网格模型和对应的本构参数，利用ANSYS/LS
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DYNA求解器进行复材弹体侵彻靶板过程的有限元模拟，确定集束钨丝增强复材的穿深。2.根据权利要求1所述的一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法，其特征在于，所述获取不同扭转工艺参数下的集束钨丝增强复材以及对应的2D网格模型，具体包括：获取集束钨丝增强复材的扭转工艺参数；根据扭转工艺参数，利用扭转机对钨纤维集束进行扭转；根据扭转工艺参数，利用氢气烧结炉对扭转后的钨纤维集束进行熔渗，确定集束钨丝增强复材；采用扫描的方法，确定集束钨丝增强复材的二维图像；根据二维图像建立集束钨丝增强复材的2D网格模型。3.根据权利要求1所述的一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法，其特征在于，所述获取集束钨丝增强复材的不同区域的测试试样以及相应区域的2D网格模型，具体包括：采用扫描的方法，确定测试试样的二维图像；根据测试试样的二维图像确定测试试样的2D网格模型。4.根据权利要求1所述的一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定方法，其特征在于，有限元模拟靶板为45钢。5.一种集束钨丝增强复材的侵切性能确定系统，其特征在于，包括：集束钨丝增强复材获取模块，用于获取不同扭转工艺参数下的集束钨丝增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文启，周毅，李国举，裴延玲，李树索，宫声凯，
申请(专利权)人：北航四川西部国际创新港科技有限公司，
类型：发明
国别省市：