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粉末药型罩的材料密度对聚能射流性能的影响

高压物理学报 2013年第4期27卷 556-560页

作者：高永宏顾晓辉王凤英南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 中北大学化工与环境学院山西太原030051

为研究粉末药型罩的材料密度对其所形成的聚能射流的影响,借助Birkhoff定常模型和Gurney压垮速度理论,计算了相同装药条件下药型罩密度与其所形成的聚能射流速度、射流微粒动量与动能的关系曲线。在相同装药结构下,对W、Cu质量配比分别... 详细信息

为研究粉末药型罩的材料密度对其所形成的聚能射流的影响,借助Birkhoff定常模型和Gurney压垮速度理论,计算了相同装药条件下药型罩密度与其所形成的聚能射流速度、射流微粒动量与动能的关系曲线。在相同装药结构下,对W、Cu质量配比分别为0.5∶0.5和0.4∶0.6的两种W-Cu粉末药型罩,进行了射流速度测定和破甲威力实验研究。计算结果与实验结果吻合较好,表明借助Birkhoff定常模型和Gurney压垮速度理论所计算的射流密度、射流微粒动量及动能与药型罩密度的关系曲线具有一定的参考价值,增大粉末药型罩密度可有效提高聚能射流的破甲威力。

关键词：粉末药型罩聚能射流破甲威力密度

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铅对粉末药型罩性能的影响

高压物理学报 2012年第4期26卷 469-474页

作者：刘迎彬沈兆武刘天生胡晓艳中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230027 中北大学化工与环境学院山西太原030051

为了研究铅粉对钨铜粉末药型罩性能的影响,在钨铜药型罩原配方的基础上,添加5%～20%的铅粉进行实验研究。实验结果表明:添加铅粉可以减少粉末药型罩的孔隙度;随着铅粉添加量的增加,射流的侵彻深度和入口孔径均增加,当铅含量为10%～15%时... 详细信息

为了研究铅粉对钨铜粉末药型罩性能的影响,在钨铜药型罩原配方的基础上,添加5%～20%的铅粉进行实验研究。实验结果表明:添加铅粉可以减少粉末药型罩的孔隙度;随着铅粉添加量的增加,射流的侵彻深度和入口孔径均增加,当铅含量为10%～15%时,侵彻深度和入口孔径达到最佳值,侵彻深度可以提高30%,再添加铅粉,侵彻深度和入口孔径均随之下降。从粉末药型罩成型以及射流的形成、拉伸及侵彻靶板等方面,对造成这种现象的原因进行了详细分析,获得了铅对粉末药型罩性能影响的一些机理认识。研究结果为铅粉代替铋粉添加到钨铜粉末药型罩以提高其侵彻性能提供了一定的理论依据。

关键词：粉末药型罩聚能装药铅铋侵彻深度入口孔径

粉末药型罩金属粒度级配及热处理对聚能射流性能的影响

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火炸药学报 2008年第1期31卷 42-44页

作者：景青波景振禹石健西安近代化学研究所陕西西安710065

利用筛分法,将127型石油射孔弹药型罩中的铜粉进行颗粒分级,并与其他金属粉进行粒度级配,通过粒度分布分析及射孔弹侵彻钢靶试验,研究了粉末药型罩中金属颗粒的粒度级配及分布对聚能射流性能的影响,同时对药型罩进行了热处理研究。结果... 详细信息

利用筛分法,将127型石油射孔弹药型罩中的铜粉进行颗粒分级,并与其他金属粉进行粒度级配,通过粒度分布分析及射孔弹侵彻钢靶试验,研究了粉末药型罩中金属颗粒的粒度级配及分布对聚能射流性能的影响,同时对药型罩进行了热处理研究。结果表明,射孔弹药型罩中铜粉的粒度对聚能射流性能有重要影响,合理的金属粒度级配及分布能提高射孔弹侵彻钢靶的能力。粉末药型罩经热处理后,可提高药型罩的致密性和强度,能有效地改善聚能射流性能。优化后的药型罩使127型石油射孔弹侵彻钢靶深度提高11.6%。

关键词：材料科学粉末药型罩颗粒级配热处理聚能射流

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粉末药型罩轴向密度分布对聚能粒子流影响

弹箭与制导学报 2014年第5期34卷 90-93页

作者：段能全高永宏王文涛刘天生王俊元中北大学机械与动力工程学院太原030051 中北大学化工与环境学院太原030051

为研究粉末药型罩轴向密度分布对其形成射流性能的影响,以药型罩微元假设为基础,构建了射流相对长度增量和微元相对位移增量公式,并借助离散元法仿真拟合了粉末药型罩密度分布。通过数值分析与试验相结合,对药型罩轴向密度分布对射流长... 详细信息

为研究粉末药型罩轴向密度分布对其形成射流性能的影响,以药型罩微元假设为基础,构建了射流相对长度增量和微元相对位移增量公式,并借助离散元法仿真拟合了粉末药型罩密度分布。通过数值分析与试验相结合,对药型罩轴向密度分布对射流长度和断裂趋势的影响进行了分析研究,结果表明:粉末药型罩密度具有非均匀轴向分布时,可形成相对较长、断裂时间较缓的射流,且其侵彻性能较优。

关键词：粉末药型罩密度分布聚能粒子流粉末压制离散元法

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粉末药型罩孔隙度对聚能射流侵彻性能的影响

铸造技术 2013年第6期34卷 689-691页

作者：高永宏王凤英李如江中北大学化工与环境学院山西太原030051

为研究粉末药型罩的侵彻性能,借助Herrman状态方程分析并计算了空隙度对聚能射流的影响,通过28 mm口径聚能装药对603钢的侵彻试验,测出了空隙度为12.2%和10.3%的铜粉药型罩聚能射流的炸高-穿深曲线。结果表明,合适的空隙度可以延长射流... 详细信息

为研究粉末药型罩的侵彻性能,借助Herrman状态方程分析并计算了空隙度对聚能射流的影响,通过28 mm口径聚能装药对603钢的侵彻试验,测出了空隙度为12.2%和10.3%的铜粉药型罩聚能射流的炸高-穿深曲线。结果表明,合适的空隙度可以延长射流的断裂时间,提高侵彻深度。

关键词：爆炸力学聚能射流空隙度粉末药型罩侵彻

粉末药型罩铸造过程中粉粒大小和形状对射流性能的影响

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铸造技术 2012年第3期33卷 342-344页

作者：郝伟刘天生王凤英中北大学化工与环境学院山西太原030051

对钨铜粉末药型罩静破甲试验进行了分析。结果表明:改变药型罩中钨、铜粉粒的大小和形状,可以改变药型罩在铸造过程中的密实性、颗粒级配、流动性、压缩性和成形性,进而影响射流的性能。

关键词：粉末药型罩铸造过程粉粒大小粉粒形状

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粉末药型罩聚能射流性能的数值模拟

粉末药型罩聚能射流性能的数值模拟

作者：吕愿宏大连理工大学

学位级别：硕士

石油作为主要能源和优质化工原料,在一个国家的民生建设,经济建设和国防建设中的地位和作用是非常重要的。油井射孔是石油勘探和开采的一项关键技术,射孔枪与射孔弹是油井射孔的重要工具,药型罩是射孔弹的心脏,因此对药型罩研究显得尤... 详细信息

石油作为主要能源和优质化工原料,在一个国家的民生建设,经济建设和国防建设中的地位和作用是非常重要的。油井射孔是石油勘探和开采的一项关键技术,射孔枪与射孔弹是油井射孔的重要工具,药型罩是射孔弹的心脏,因此对药型罩研究显得尤为重要。本文运用ANSYS/LS-DYNA对粉末药型罩聚能射流特性进行了数值模拟研究,其主要研究内容和及结果如下：(1)聚能射流形成理论和物态方程参数计算。采用了经典的聚能射流形成理论,得出了药型罩被压垮后形成射流和杵体速度和质量的计算方法。对密实材料和多孔材料物态方程进行理论分析,并推导出了物态方程参数的计算方法,随后对密实铜和孔隙率为11.53%铜的物态方程参数进行了计算,为数值模拟提供材料数据。(2)聚能射流温度场和形成过程。针对聚能射流运动稳定性问题,基于自适应网格方法,运用ANSYS/LS-DYNA 2D,对多孔药型罩形成聚能射流温度场进行描述和分析,并与密实药型罩进行对比,模拟结果表明,多孔药型罩形成聚能射流的温度比密实药型罩形成聚能射流的温度高,延展性能好,具有良好的侵彻性能。针对壳体和孔隙对聚能射流头部速度的影响问题,采用任意的拉格朗日和欧拉(ALE)方法,运用ANSYS/LS-DYNA3D,对带有弹壳射孔弹多孔药型罩聚能射流形成过程和射流参数分布进行了详细的描述和分析,对比了壳体和孔隙对聚能射流头部速度的影响。研究结果表明,所形成聚能射流头部速度从大到小依次是：带壳射孔弹多孔药型罩、带壳射孔弹密实药型罩、不带壳射孔弹多孔药型罩和不带壳射孔弹密实药型罩,弹壳对聚能射流头部速度的影响要比孔隙大。(3)聚能射流侵彻靶板。采用基于自适应网格方法,运用ANSYS/LS-DYNA2D非线性动力学有限元分析软件,对孔隙率为11.53%的铜药型罩射流形成和打靶过程以及聚能射流头部速度进行详细描述和分析;对密实铜药型罩射流形成及打靶的过程进行了数值模拟。通过对比分析粉末药型罩和密实药型罩侵彻靶板的形貌,结果表明：孔隙率为11.53%的药型罩打靶在穿深、孔径两方面均表现出了更好的侵彻特性。本文的研究工作提供了多孔材料物态方程参数的计算方法,使得对多孔药型罩的数值模拟研究得以实现,并模拟验证了多孔药型罩的优良特性,为粉末药型罩的设计提供一定的理论基础与模拟计算数据。

关键词：粉末药型罩状态方程聚能射流温度场靶板

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粉末药型罩压制设备与工艺研究

粉末药型罩压制设备与工艺研究

作者：王丙云大连理工大学

学位级别：硕士

受当前制造工艺的影响,粉末药型罩存在壁厚差大、压溃强度低等问题,导致射孔穿深较低。同时由于人工因素的影响,药型罩的生产效率不高、一致性差。为此,本文采用凸模下压和凹模旋转同时进行的旋压工艺,并以此压制工艺为核心,在改进四柱... 详细信息

受当前制造工艺的影响,粉末药型罩存在壁厚差大、压溃强度低等问题,导致射孔穿深较低。同时由于人工因素的影响,药型罩的生产效率不高、一致性差。为此,本文采用凸模下压和凹模旋转同时进行的旋压工艺,并以此压制工艺为核心,在改进四柱液压机结构的基础上,增加自动称粉、送粉、取罩、检测和摆罩等辅助装置,研制了满足药型罩尺寸和质量性能要求的粉末药型罩自动压制设备。并结合生产实际,通过改变压制工艺参数,对影响压制工艺的凸模下压压力、下压速度、凹模转速和凹模旋转时间等因素进行了压制工艺试验。结果表明,提高凸模下压压力(18MPa)、凸模慢速下压、增加凹模旋转时间(5s～8s)均可提高药型罩的压溃强度,凹模旋转速度超过450rpm时,药型罩壁厚差和压溃强度变化不大。最后对药型罩的综合性能进行检验,在药型罩材料、装药相同的条件下,新压制工艺制造的药型罩射孔打靶穿深提高了10.6%。本文的主要工作如下：(1)对粉末药型罩凸模下压和凹模旋转同时进行的旋压工艺进行分析,并提出压制工艺自动化的设计思想,完成了粉末药型罩的自动压制设备的结构设计,确定了液压系统和PLC控制系统,并最终研制出用于生产粉末药型罩的自动压制设备。(2)利用研制的设备,进行压制工艺试验,研究压制工艺过程中凸模下压压力、下压速度、凹模转速和凹模旋转时间对粉末药型罩质量的影响。(3)为检验粉末药型罩的综合性能,将设备生产的粉末药型罩进行装弹,在药型罩材料、装药相同的条件下,与现有的同规格的射孔弹进行打靶穿深比较。该课题的研究成果已经应用于生产实际,改善了粉末药型罩质量,提高了生产效率,同时本研究成果也可以应用于其他粉末冶金产品的生产制造中。

关键词：射孔弹粉末药型罩壁厚差压溃强度

粉末药型罩旋压相对密度数值模拟及均匀性评价

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粉末药型罩旋压相对密度数值模拟及均匀性评价

作者：董众豹大连理工大学

学位级别：硕士

随着全球工业化的发展,石油作为现阶段最主要的能源物质而备受重视,在石油开采中广泛使用的聚能射孔技术也成为了研究热点,聚能射流技术同样适用于国防中。药型罩是聚能射流的关键部件,其均匀性优劣直接影响着射流效果。粉末冶金法制备... 详细信息

随着全球工业化的发展,石油作为现阶段最主要的能源物质而备受重视,在石油开采中广泛使用的聚能射孔技术也成为了研究热点,聚能射流技术同样适用于国防中。药型罩是聚能射流的关键部件,其均匀性优劣直接影响着射流效果。粉末冶金法制备粉末药型罩具有成分配比灵活、穿孔后效大的优点,是现阶段药型罩的主要加工方法。但是,如果压制工艺选择不当,会导致加工的药型罩存在成分及孔隙分布不均匀等缺陷。这些缺陷会使聚能射流偏离轴线,影响穿深效果,严重时可能出现射流过早断裂的现象。本文以粉末药型罩为研究对象,建立了金属粉末药型罩旋压加工的有限元模型,模拟了旋压工艺参数对其相对密度及粉末流动性的影响;定义了面密度的概念,完成了粉末药型罩面密度均匀性的检测。具体研究内容及结果如下：(1)应用有限元分析软件***,在金属塑性力学基础上,建立了金属粉末药型罩连续体有限元模型,分析了不同模壁摩擦系数、不同凹模转速、不同凸模压力对成形后药型罩相对密度的影响,并比较了相同摩擦系数下,旋压和普通压制对成形后相对密度的影响。模拟结果表明：在粉末药型罩旋压加工及普通压制中,相对密度均随着模壁摩擦力的增大而减小,但均匀性均随之得到提高;增加凹模旋转和增大凸模压力可以有利于改善压实效果,而且随着转速的增大,相对密度随之增大,但均匀性降低。(2)在***中建立了金属粉末药型罩多粒子有限元模型,模拟了粉末颗粒的流动规律：相比于普通压制,旋压加工中粉末颗粒的流动性有了明显的改善,这对复合粉末的压制有着重要意义,粉末的流动性随着摩擦系数的增大而减弱。(3)使用JSM-5600LV扫描电子显微镜对试样成分判定,徕卡公司MEF-3金相显微镜采集试样金相,对采集的金相图先用MATLAB进行降噪处理,再用图像分析软件Image-Pro-Plus软件对金相图片进行分析。分析结果表明：轴向孔隙率的模拟与实验结果一致性良好,误差为4.97%,证明了建立模型的可靠性;计算出了由模拟中确定的旋压参数生产的粉末药型罩面密度分布信息,对旋压参数的改进提出了相应的意见。本文采用数值模拟方法揭示了旋压工艺参数对相对密度分布及粉末流动性的影响,提出了一种新的药型罩均匀性评价方法,对指导粉末药型罩生产、提升粉末药型罩旋压加工质量具有重要理论和实践意义。

关键词：粉末药型罩旋压数值模拟相对密度均匀性