杜成鑫
- 作品数：21 被引量：60H指数：8
- 供职机构：南京理工大学机械工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金教育部重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：兵器科学与技术一般工业技术金属学及工艺理学更多>>
- 93W-Ni-Fe-La合金力学行为及高速侵彻性能研究被引量：1
- 2025年
- 对热静液挤压制备的2种弹芯材料93W-5.4Ni-1.6Fe和93W-5.5Ni-1.1Fe-0.4La进行显微组织表征,静、动态力学性能测试,拉伸断口形貌分析,以及高速侵彻后弹芯裂纹扩展行为研究。结果表明:添加La合金的W颗粒尺寸及WW界面连接度降低,力学性能增强,在高速侵彻实验中93W-5.5Ni-1.1Fe-0.4La弹芯的侵彻穿深更高,形成“自锐”效果;93W-5.4Ni-1.6Fe合金的主要断裂模式为W-基体界面分离,93W-5.5Ni-1.1Fe-0.4La合金的主要断裂模式为W颗粒解理,其在不同应变率下的裂纹扩展模式不变。
- 廖雅文陈才韩冬生赵金库王名川杜成鑫杜忠华
- 关键词：侵彻动态力学性能
- 分段结构的钨丝/锆基非晶复合材料弹芯穿甲实验研究被引量：10
- 2016年
- 为了研究不同结构和材料弹芯的侵彻能力,采用80%体积分数的钨丝/锆基非晶复合材料(钨丝直径0.3 mm)弹芯,在1450~2100 m/s速度范围内,对不同结构方案的弹芯垂直侵彻均质靶板进行了实验研究。结果表明:(1)材料的性能和结构都可以影响弹丸的侵彻效率,突破了传统认识,为复合材料杆式穿甲弹设计提供了重要依据;(2)弹芯结构不同,其侵彻深度-着靶速度变化曲线也不同,对于两段和三段结构弹芯其侵彻曲线变化是凸的,其侵彻深度峰值分别出现在着靶速度1750~1800 m/s和1850 m/s附近,最大侵彻穿深均为x=1.7L;对于未分段弹芯,其侵彻深度-速度变化曲线呈渐近线变化,在速度大于1850 m/s时接近于流体动力学极限穿甲深度L·(ρ/2p/ρt)^(1/2),约为1.5L;(3)结合单向纤维复合材料的动态破坏特点、动态裂纹传播和弹芯高速撞击的侵蚀速度特性,给出了最优分段概念,分析了(2)中发现的问题的原因,为分段弹芯结构设计提供了参考。
- 杜忠华杜成鑫朱正旺夏龙祥
- 关键词：高速侵彻
- 钨丝/锆基非晶复合材料与93W合金弹芯侵彻靶板的损伤特征被引量：3
- 2024年
- 为研究钨丝/锆基非晶复合材料(WF/Zr-based bulk metallic glass matrix composite,WF/Zr-MG)及93W合金两种弹芯材料对于45钢靶板的侵彻特征机理与损伤特征,利用上述两种弹芯进行对比开展侵彻试验,在宏观和微观层面对侵彻结果进行分析,其中,宏观定量化表征量采用等效直径进行研究,微观层面利用扫描电镜、光学显微镜、XRD衍射仪与显微维氏硬度仪对靶板的微观形貌、相变及硬度特征进行表征。试验结果表明,WF/Zr-MG弹芯完全贯穿靶板,而93W合金弹芯残留于靶板之中,其等效扩孔直径分别为16.7和18.4 mm,前者较后者低10.18%,WF/Zr-MG弹芯的穿甲能力高于93W合金弹芯。在微观角度,WF/Zr-MG与93W合金弹芯侵彻后弹坑细晶层晶粒长径比分别为4.5和7.3,其维氏硬度HV的峰值分别为249和287,其中高硬度层宽度分别为10.2和8.9 mm。前者对应靶板高硬度层更宽的原因是Zr基非晶合金在侵彻过程中持续释放热量,使其温度影响区较大,因此硬度提升的区域大。侵彻过程中,后者的靶板强度明显高于前者的,其主要原因为WF/Zr-MG弹芯发生屈曲回流,而93W合金弹芯产生蘑菇头现象,使得WF/Zr-MG弹芯对于靶板的挤压变形更小,晶粒拉长效果减弱,硬度峰值提升变小,靶板单位长度的能量损耗小,从而增强WF/Zr-MG复合材料弹芯的穿甲能力。
- 吴烁罡杜成鑫周峰高光发吕文争陈曦
- 钨丝/锆基非晶复合材料长杆体弹芯穿甲实验研究被引量：10
- 2016年
- 针对体积分数为80%的钨丝/Zr38Ti17Cu10.5Co12Be22.5非晶复合材料长杆体弹芯,开展了在1300-1700 m/s撞击速度下侵彻30CrMnMo钢板的实验研究,并与普通钨合金弹芯进行了对比。研究发现,由这种材料制成的弹芯在高速侵彻时形成完全不同于钨合金和贫铀合金的侵彻特性,主要表现在：（1）在高速撞击条件下,钨丝/锆基非晶复合材料弹芯先后发生非晶气化、弹芯外侧钨丝屈曲和弯曲断裂、钨丝回流现象,使弹芯在侵彻过程中保持自锐,并且其侵彻能力高于普通93钨合金;（2）这种复合材料在高速侵彻过程中,由于非晶气化,一方面会造成钨丝的动态屈曲与劈裂、弹芯刚度降低、侵彻分叉,会使侵彻过程中靶板抗力不对称,产生弹道弯曲等现象,相对减弱自锐性效果;另一方面,非晶气化导致回流的钨丝在弹坑侧壁产生沟槽划痕,气化形成的高压气体作用在弹坑划痕沟槽处易形成贯穿性裂纹,利于二次杀伤。
- 杜忠华杜成鑫朱正旺夏龙祥
- 关键词：钨丝高速侵彻
- 在弹道冲击条件下超高分子量聚乙烯纤维复合材料板破坏模式
- 2025年
- 超高分子量聚乙烯因其轻质和超强的机械性能而广泛应用于防护领域,可以有效抵御弹丸冲击,然而其细观抗侵彻机理及弹道冲击破坏模式还有待进一步研究。主要以二维机织和单向超高分子量聚乙烯复合材料为研究对象,建立了考虑纤维复合材料细观结构特征的弹道冲击有限元分析模型,针对不同厚度、不同纤维铺层数的复合材料板开展了正/斜侵彻数值模拟,并与试验结果进行了对比分析,验证了数值模拟结果的可靠性。在此基础上,研究了复合材料板在不同冲击条件下的破坏模式与能量吸收特性。结果表明,不同速度下复合材料板的破坏模式大致相同,速度越低靶板的变形区域越大,靶板吸收的能量越少,这反映了材料在低速冲击下更趋向于发生大范围塑性变形而非局部脆性断裂;随着侵彻角度的减小,弹丸与目标材料的相互作用时间显著增加,促进了能量的传递与吸收。研究不仅深入探讨了超高分子量聚乙烯复合材料的弹道冲击力学响应,还明确了不同冲击条件下材料的破坏模式与能量吸收机制,为设计具有高效抗侵彻性能的复合材料靶板提供了坚实的理论基础。
- 甄泓肖李军杜成鑫宋卫东
- 关键词：复合材料冲击动力学有限元模拟
- 壳体切缝的结构参数对PELE横向效应的影响被引量：8
- 2016年
- 为了研究壳体切缝结构参数(切缝的周向个数N、径向深度H和轴向长度L)对横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻钢筋混凝土靶开孔尺寸的影响,利用数值仿真方法对具有不同壳体切缝结构参数的PELE侵彻钢筋混凝土靶进行正交优化分析,通过定义横向效应贡献值对弹丸轴向动能转化为钢筋混凝土靶因壳体膨胀破坏损失的能量进行研究。结果表明,壳体切缝参数为N=8、H=5.5 mm、L=150 mm时,钢筋混凝土靶破坏的开孔尺寸最大为409 mm,横向效应贡献值最大,并且PELE的横向效应效果最佳。同时,壳体切缝结构参数对PELE横向效应的影响程度:L最大,N次之,H最小。
- 徐立志杜忠华杜成鑫张明丛李兵
- 关键词：钢筋混凝土切缝结构参数
- 钨丝/锆基非晶弹芯贯穿靶板靶后破片飞散特性
- 2024年
- 为研究钨丝/锆基非晶复合材料(以下简称“钨丝集束”)弹芯侵彻有限厚靶板的侵彻性能及靶后毁伤能力,采用长径比为15.4,体积分数为80%的钨丝集束(钨丝增强相直径为0.3 mm)弹芯在(1600±20)m/s的速度下对有限厚45钢靶板进行侵彻实验,并与91钨合金弹芯进行对比。分析了45钢靶板及后效靶的宏观毁伤效果,得到两种材料侵彻体靶后毁伤特征参数及靶后破片飞散特性参数。讨论了两种材料弹芯靶后毁伤机制的差异。研究结果表明:与91钨合金弹芯相比,钨丝集束弹芯侵彻靶板的弹坑直径更小,说明钨丝集束弹芯侵彻过程中具有结构“自锐”特性,侵彻过程中能量耗散更小,侵彻性能更高。此外,由于钨丝集束弹芯的拉压不对称特性,使得钨丝集束弹芯在出靶后弹芯材料随即发生破碎、离散,对距靶板0.5 m处2A12后效靶的毁伤面积分别为钨合金弹芯的1.7倍和1.63倍,有效破片数量分别为后者的2.76倍和1.61倍,破片飞散角及后效靶最大破口尺寸均大于钨合金弹芯,增大了对靶后目标的毁伤能力。
- 周峰陈俊袁勇李大超杜忠华付华萌杜成鑫
- 关键词：钨合金
- Wf/Zr基复合材料长杆弹在不同速度下的头形转变规律
- 2024年
- 目的预测金属玻璃复合材料长杆弹在不同撞击速度下的侵彻/穿甲性能,为优化弹体撞击速度和弹体头部形状等提供理论指导。方法结合相关侵彻试验,基于细观有限元建模及修正的热力耦合本构模型,开展了钨纤维增强金属玻璃复合材料长杆弹在不同速度下侵彻钢靶的有限元模拟,分析了不同速度下复合材料弹体破坏模式的差异,讨论了撞击速度对复合材料弹体头部形状变化影响规律及其内在机理。结果低速撞击条件下,复合材料长杆弹体头部的钨纤维发生剧烈的屈曲弯折变形,弯折钨纤维堆积在头部,形成较厚的“边缘层”,且存在1~2条剪切带,弹体头部表现为“细长尖卵”形状;随着撞击速度逐渐增加,弹体头部钨纤维的弯折变形程度逐渐有所降低,“边缘层”厚度也有所减小,且外侧钨纤维开始发生屈曲回流,头形逐渐转变为“短粗尖卵”形状,且尖锐程度随撞击速度增加而降低;在高速撞击条件下,弹体头部“边缘层”显著变薄,同时最外侧钨纤维发生屈曲回流,弹体头部表现为“扁平”形状。结论撞击速度对复合材料弹体的头部变形及破坏特征具有重要影响。随着速度增加,复合材料弹体头部形状逐渐从“细长尖卵”转变到“短粗尖卵”,最后变为“扁平”。
- 任杰章浪李继承李继承邓勇军杜成鑫
- 关键词：有限元模拟
- 长杆弹临界穿透速度单因素分析及正交优化设计
- 2025年
- 为研究长径比、着角、靶板厚度、弹丸截面形状对弹丸侵彻靶板的临界穿透速度的影响规律,利用有限元仿真技术,进行不同因素对钨合金长杆弹侵彻装甲钢临界穿透速度的单因素分析及正交优化设计,由仿真结果所得极差值分析上述因素影响,并确定钨合金长杆弹侵彻装甲钢的最低临界穿透速度。研究结果表明:长径比与临界穿透速度为负相关,靶板厚度、着角与临界穿透速度均为正相关,弹丸截面形状也会对临界穿透速度产生一定影响;4种影响因素由主到次序列为:弹丸长径比、靶板厚度、着角、弹丸截面形状;利用正交优化表所得极差值,综合分析最佳因素组合为长径比40、靶板厚度30 mm、着角0°、截面形状正方形,得到最低临界穿透速度545 m/s;有限元仿真技术结合正交优化分析,不仅极大的简化仿真次数,而且可深入研究各因素对临界穿透速度影响,能为后续相似研究提供参考价值。
- 陈峻杜忠华杜忠华杜成鑫王猛
- 关键词：长杆弹数值仿真
- 用于分离式霍普金森压杆试验设备的辅助装置
- 本发明公开了一种用于分离式霍普金森压杆试验设备的辅助装置，包括两个完全相同的主体，所述主体包括半圆形卡箍、手柄、丝杠、压块和挡板，半圆形卡箍顶部外壁对称设有一对相互平行的竖直凸起，挡板固定在两个竖直凸起的顶面，位于挡板正...
- 高光发杜忠华王晓东徐立志程春杜成鑫
