Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên thép

Chia sẻ: Tỉ Thành | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

57
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên thép, làm cơ sở khoa học phục vụ cho thiết kế, sản xuất hay đánh giá các mẫu đạn xuyên mới, các trang bị phòng hộ mới…đáp ứng các yêu cầu của Quân đội.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên thép

BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ NGUYỄN QUANG DŨNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN TÁC DỤNG XUYÊN CỦA ĐẦU ĐẠN XUYÊN THÉP Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9 52 01 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2019
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: 1. TS Trần Bá Tấn 2. PGS.TS Trần Đình Thành Phản biện 1: PGS.TS Phan Bùi Khôi Phản biện 2: PGS.TS Phạm Thế Phiệt Phản biện 3: TS Phan Bá Bình Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo quyết định số ………./……….., ngày ….. tháng ….. năm 2019 của Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp tại: Học viện Kỹ thuật Quân sự vào hồi: ……..giờ…….. ngày…..tháng….. năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân sự Thư viện Quốc gia
CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1. Nguyễn Quang Dũng, Trần Đình Thành, Trần Bá Tấn, Nguyễn Hữu Công (2016), Nghiên cứu tương tác của đầu đạn 12,7mm xuyên cháy với bản thép đồng nhất, Hội nghị KH&CN toàn quốc về Cơ khí – Động lực 2016, tập 1 tháng 10/2016, tr 260 264. 2. Nguyễn Quang Dũng, Vũ Đăng Quản (2017), Nghiên cứu sự hội tụ trong mô phỏng tương tác của đầu đạn 7,62mm với bản thép, Tạp chí Cơ khí Việt nam, số 5 năm 2017, tr 3135. 3. Nguyễn Quang Dũng, Đỗ Văn Minh (2017), Nghiên cứu sự va đập của trụ độ cứng cao vào vật chắn tuyệt đối cứng, Tạp chí Cơ khí Việt nam, số 5 năm 2017, tr 4852. 4. Nguyễn Quang Dũng (2017), Mô phỏng quá trình tương tác của đầu đạn cỡ 7,62mm với bản thép có độ dày khác nhau, Tạp chí khoa học công nghệ Xây dựng, tâp 11 số 4 072017, tr 3741. 5. Nguyễn Quang Dũng, Trần Bá Tấn, Trần Đình Thành, Đào Mạnh Hùng (2017), Ứng dụng phần mềm ANSYS AUTODYN nghiên cứu quan hệ giữa vận tốc chạm của đầu đạn súng với độ dày xuyên thủng tới hạn tấm thép đồng nhất, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật số 187 (12/2017) – Học viện KTQS , tr 31 38. 6. Đỗ Văn Minh, Nguyễn Quang Dũng, Trần Đình Thành, Đào Việt Dũng, Nghiên cứu quá trình tương tác của đầu đạn súng với tấm giáp sợi polyme trên cơ sở ứng dụng phần mềm ANSYS AUTODYN, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật số 179 (10/2016) – Học viện KTQS , tr 162 171.
5 MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài luận án Để thực hiện mục tiêu hiện đại hóa, nâng cao năng lực tác chiến đảm bảo hoàn thành thắng lợi nhiệm vụ bảo vệ Tổ quốc thì hiện đại hóa vũ khí, trang bị là nhu cầu tất yếu. Hiện nay, trang bị phòng hộ cho người lính, bảo vệ cho xe tăng có bước phát triển vượt bậc như các loại áo giáp, xe chiến đấu bộ binh thế hệ mới có khối lượng giảm nhưng khả năng chống đạn tốt hơn, giáp bảo vệ xe tăng chủ động, thụ động…. Song song với sự phát triển của phương tiện bảo vệ là sự phát triển của những hệ thống vũ khí với các loại đầu đạn có khả năng xuyên lớn hơn. Với thực tế này, muốn hiện đại hóa vũ khí, trang bị đáp ứng nhiệm vụ của Quân đội trong tình hình mới thì việc trang bị các hệ thống vũ khí có uy lực xuyên lớn và các trang bị phòng hộ, bảo vệ tiên tiến là một trong những nội dung cấp thiết. Tuy nhiên, những vũ khí, trang bị như thế thường khó mua hoặc có giá thành rất cao. Vì vậy, yêu cầu nền công nghiệp quốc phòng trong nước từng bước tự chủ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo được các sản phẩm này. Nhiệm vụ đó đã được đặt ra từ nhiều năm và ngày càng trở nên cấp bách. Để giải quyết tốt được nhiệm vụ trên cần phải nghiên cứu, tính toán định lượng các yếu tố ảnh hưởng tới tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên làm cơ sở định hướng, đề xuất hay đánh giá trong thiết kế chế tạo các mẫu vũ khí, trang bị phòng hộ mong muốn…. Các vấn đề này được thực hiện công phu, lâu dài và liên tục phát triển ở các nước tiên tiến với kết quả thể hiện là các vũ khí, trang
6 bị với ưu thế vượt trội, nhưng do đặc thù bí mật quân sự nên chúng ta không có khả năng tiếp cận nhiều. Mặt khác, những nghiên cứu, tìm hiểu trong nước về các vấn đề này còn hạn chế, chủ yếu chỉ ở mức định tính, tính ứng dụng thấp, khó đáp ứng nhiệm vụ đặt ra. Từ những lý do như vậy, việc lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên thép” có tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn góp phần giải quyết nhiệm vụ đặt ra. 2. Mục đích nghiên cứu của luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên thép, làm cơ sở khoa học phục vụ cho thiết kế, sản xuất hay đánh giá các mẫu đạn xuyên mới, các trang bị phòng hộ mới…đáp ứng các yêu cầu của Quân đội. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là hệ đầu đạn – mục tiêu, trong đó tập trung vào đầu đạn có lõi xuyên bằng thép cứng, trường hợp cụ thể đầu đạn xuyên lõi thép cứng cỡ 7,62 mm do Nhà máy Z113 sản xuất, mục tiêu có dạng tấm phẳng bằng thép. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu trạng thái và chuyển động (ứng suất, biến dạng, vận tốc, gia tốc,…) của vật liệu đầu đạn và mục tiêu trong quá trình va xuyên; ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu, vật liệu mục tiêu và điều kiện va chạm tới tác dụng xuyên của đầu đạn. 4. Nội dung và cấu trúc luận án Luận án gồm có phần mở đầu, 04 chương chính và phần kết luận, danh mục các công trình nghiên cứu của tác giả, các tài liệu
7 tham khảo và phụ lục. Chương 1. Tổng quan về quá trình va xuyên của đầu đạn vào mục tiêu Chương 2. Xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình va xuyên của đầu đạn vào mục tiêu. Chương 3. Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên thép. Chương 4. Thử nghiệm tác dụng xuyên của đầu đạn vào mục tiêu. 5. Phương pháp nghiên cứu Kết hợp giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. Phương pháp lý thuyết: sử dụng lý thuyết cơ học môi trường liên tục, lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo và các nghiên cứu về tính chất vật liệu đầu đạn, mục tiêu trong quá trình va xuyên để xây dựng mô hình toán học mô tả chuyển động và trạng thái vật liệu đầu đạn và mục tiêu trong quá trình va xuyên. Ứng dụng phần mềm ANSYS AUTODYN giải mô hình toán học đã xây dựng để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xuyên của đầu đạn. Phương pháp thực nghiệm: sử dụng các kết quả thực nghiệm đã được công bố kết hợp với các kết quả nhận được khi thử nghiệm tại trường bắn để kiểm chứng, đánh giá kết quả tính toán mô phỏng. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học của luận án Làm rõ hơn cơ sở khoa học về tương tác giữa đầu đạn và mục tiêu, xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình va xuyên của đầu đạn vào mục tiêu có kể đến tính tăng bền của vật liệu vật
8 liệu khi chịu tải trọng tốc độ cao, ứng dụng phần mềm ANSYS AUTODYN giải mô hình toán học được xây dựng làm sáng tỏ quá trình va xuyên của đầu đạn vào mục tiêu thông qua các kết quả mô phỏng số; Phương pháp và quy trình giải bài toán va xuyên của đầu đạn vào mục tiêu nghiên cứu trong luận án để tính toán định lượng ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xuyên làm cơ sở khoa học khi lựa chọn phương án thiết kế các trang bị phòng hộ hay các mẫu đạn xuyên đáp ứng yêu cầu đặt ra. Ý nghĩa thực tiễn của luận án Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên lõi thép cứng cỡ 7,62 mm và kết quả thực nghiệm khẳng định khả năng ứng dụng phương pháp tính toán trong nghiên cứu bài toán va xuyên giữa đầu đạn vào mục tiêu; Các kết quả khảo sát số cùng với các kết quả thực nghiệm góp phần đánh giá đầy đủ, chính xác uy lực và khả năng sử dụng hiệu quả của đạn xuyên lõi thép cứng cỡ 7,62 mm, mẫu đạn mới trong trang bị của Quân đội; Các dữ liệu vật liệu phù hợp với vật liệu đầu đạn xuyên lõi thép cứng cỡ 7,62mm và mục tiêu tấm thép do luận án xác định được dùng mô phỏng các bài toán trong luận án nói riêng, đồng thời phương pháp xác định dữ liệu vật liệu do luận án đề xuất có thể được sử dụng cho các vật liệu khác trong điều kiện chịu tải trọng tương tự; Hệ số đặc trưng độ cứng vật cản K trong công thức GiacốpĐơMar cho trường hợp đầu đạn xuyên lõi thép cứng cỡ 7,62 mm va xuyên vào mục tiêu tấm thép độ cứng thấp do luận án
9 đề xuất được sử dụng khi tính toán tác dụng va xuyên bằng phương pháp kỹ thuật.
10 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH VA XUYÊN CỦA ĐẦU ĐẠN VÀO MỤC TIÊU Trong chương này LA đã nghiên cứu tổng quan các nội dung: 1.1. Khái quát về sự va xuyên của đầu đạn vào mục tiêu Phần này trình bày khái quát về đầu đạn, mục tiêu; các hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình va xuyên khi vận tốc va chạm lớn; các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình va xuyên của đầu đạn vào mục tiêu và các dạng phá hủy. Khi nghiên cứu quá trình va xuyên của đầu đạn xuyên có lõi xuyên thép cứng vào mục tiêu, xảy ra với vận t ốc ch ạm c ỡ vài trăm m/s đến 1000 m/s. Đối với phần l ớn các kim loại, hợp kim và các vật liệu khác, trong khoảng v ận t ốc ch ạm này, vật liệu đầu đạn và mục tiêu thể hiện chủ yếu tính đàn hồi – dẻo – nhớt và đặc biệt là sự tăng giới hạn đàn hồi, giới hạn chảy, gi ới hạn bền khi tăng tốc độ biến dạng. 1.2. Tổng quan về các công trình nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xuyên Nghiên cứu vấn đề này được thực hiện bằng các phương pháp thực nghiệm và lý thuyết. Các công trình nghiên cứu theo phương pháp thực nghiệm Một số công trình thực nghiệm: công thức GiacốpĐơMar, công thức Lambert và Johnac... Mỗi công thức được xây dựng từ kết quả của một số lượng thực nghiệm đủ lớn với các dạng đầu đạn và mục tiêu nhất định, kể đến một số yếu tố ảnh hưởng đến tham số tác dụng xuyên. Các yếu tố ảnh hưởng khó xác định được kể đến qua các hệ số thực nghiệm. Các công trình nghiên cứu theo phương pháp lý thuyết
11 Qua một số kết quả nghiên cứu trong những năm gần đây có thể nhận xét: khi nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xuyên của đạn xuyên, các tác giả đều ứng dụng các phần mềm để thực hiện khảo sát số quá trình va xuyên, đánh giá định lượng ảnh hưởng của yếu tố cụ thể đến tác dụng xuyên. Sau đó sử dụng các kết quả thử nghiệm để kiểm chứng, đánh giá các kết quả tính toán. 1.3. Những tồn tại của vấn đề nghiên cứu và hướng giải quyết 1.3.1. Những tồn tại của vấn đề nghiên cứu Đối với các công trình theo phương pháp thực nghiệm: + Hạn chế của các công thức thực nghiệm là phạm vi sử dụng hẹp (thường có phạm vi áp dụng giống với điều kiện thử nghiệm khi xây dựng công thức), việc lựa chọn giá trị hệ số thực nghiệm để có kết quả chính xác trong các trường hợp cụ thể rất khó. + Ngoài ra, mỗi công thức thực nghiệm không thể phản ánh đầy đủ thông tin, sáng tỏ quá trình va xuyên nên khó khăn trong đánh giá toàn diện một mẫu đạn hay trang bị mới hoặc định hướng hiệu quả cho công tác thiết kế, chế tạo đạn và các trang bị chống đạn đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ; Đối với các công trình nghiên cứu lý thuyết: + Các vật liệu cụ thể của đầu đạn và mục tiêu phải có dữ liệu vật liệu (bao gồm mô hình vật liệu và các tham số vật liệu cụ thể) chính xác. Các công trình nghiên cứu trên thế giới thường sử dụng các dữ liệu vật liệu do phần mềm cung cấp hoặc tiến hành thử nghiệm xác định dữ liệu vật liệu. Khó khăn cho nghiên cứu trong nước là các đối tượng đầu đạn hay trang bị thiết kế chế tạo
12 trong nước thiếu dữ liệu vật liệu cần phải được nghiên cứu xác định; + Mặt khác, vì đặc thù bí mật quân sự nên việc công bố, khả năng tiếp cận các kết quả nghiên cứu rất hạn chế. + Các công trình đều ứng dụng phần mềm để nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xuyên trong trường hợp va xuyên cụ thể nhưng không thể hiện mô hình toán học quá trình va xuyên, không thể hiện thuật toán giải nên khả năng khai thác phục vụ thiết kế các mẫu đạn xuyên hay trang bị chống đạn mới trong nước không đạt được hiệu quả cao; 1.3.2. Hướng nghiên cứu giải quyết các vấn đề tồn tại Phương pháp lý thuyết được lựa chọn để nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên. Để khắc phục hạn chế của các công trình nghiên cứu hiện nay, luận án đưa ra hướng giải quyết: Nghiên cứu phương pháp xác định dữ liệu vật liệu phù hợp các vật liệu sử dụng trong đầu đạn, mục tiêu trong nước; Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết cơ học môi trường liên tục, lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo kết hợp với mô hình vật liệu đầu đạn, mục tiêu trong quá trình va xuyên để xây dựng mô hình toán học mô tả chuyển động và trạng thái vật liệu đầu đạn và mục tiêu trong quá trình va xuyên, xác định rõ các điều kiện đầu, điều kiện biên của bài toán; Nghiên cứu thuật toán giải bằng phương pháp PTHH trên phần mềm ANSYS AUTODYN để giải mô hình toán học được xây dựng, xác định chuyển động và trạng thái vật liệu đầu đạn và mục tiêu trong quá trình va xuyên từ đó định lượng ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xuyên;
13 Tổ chức thử nghiệm với điều kiện như tính toán mô phỏng trên phần mềm để kiểm chứng, đánh giá kết quả tính toán. Mục tiêu của luận án: Luận án xác định được trạng thái và chuyển động của vật liệu đầu đạn, mục tiêu trong quá trình va xuyên; khảo sát, tính toán định lượng ảnh hưởng của các yếu tố tính chất vật liệu, kết cấu mục tiêu, vận tốc chạm và góc chạm đến tác dụng xuyên của đầu đạn xuyên lõi thép cứng cỡ 7,62 mm xuyên vào mục tiêu tấm thép. CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC MÔ TẢ QUÁ TRÌNH VA XUYÊN CỦA ĐẦU ĐẠN VÀO MỤC TIÊU Chương 2 xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình va xuyên của đầu đạn vào mục tiêu kể đến tính tăng bền của vật liệu khi chịu tải trọng tốc độ cao. Xây dựng mô hình toán học mô tả quá trình va xuyên của đầu đạn xuyên lõi thép cứng cỡ 7,62 mm do Nhà máy Z113 sản xuất (kết cấu gồm vỏ đầu đạn, áo chì, lõi xuyên thép cứng) xuyên vào mục tiêu tấm thép với góc chạm . Hình 2.3. Mô hình vật lý thời điểm đầu đạn chạm mục tiêu Các giả thiết: Vận tốc chạm của đầu đạn v0 trong khoảng từ 200 ÷ 1000
14 m/s; Bỏ qua tác dụng của trọng lực; Coi quá trình va xuyên là quá trình đoạn nhiệt; Bỏ qua ảnh hưởng của chuyển động quay, chuyển động trương động và chuyển động tiến động của đầu đạn; Coi rằng phương của vec tơ vận tốc chuyển động tịnh tiến của đầu đạn trùng với trục đối xứng của đầu đạn; Các vật liệu mục tiêu và đầu đạn là các kim loại có độ bền cao, với vận tốc va chạm v0 xem như quá trình tương tác biến dạng lớn (có xảy ra phá hủy), các kim loại cả đầu đạn và mục tiêu có tính chất đàn hồi dẻo lý tưởng. Để mô tả chuyển động vật liệu đầu đạn và mục tiêu, chọn hệ tọa độ vuông góc Đề các gắn với trái đất (hệ qui chiếu quán tính), điểm gốc tọa độ là điểm O của mục tiêu, điểm mà sự va chạm bắt đầu (hình 2.3). Chọn gốc thời gian tại thời điểm đầu đạn bắt đầu va chạm vào mục tiêu. Sử dụng lý thuyết cơ học môi trường liên tục cùng với lý thuyết chảy dẻo, xây dựng được hệ phương trình mô tả trạng thái và chuyển động của từng môi trường vật liệu đầu đạn và mục tiêu trong quá trình va xuyên. Mỗi môi trường vật liệu của đầu đạn và mục tiêu trong quá trình va xuyên được mô tả bởi hệ phương trình (2.24) (viết dưới dạng chỉ số), trong đó vật liệu thép như mục tiêu, lõi xuyên, vỏ đầu đạn sử dụng mô hình tăng bền Johnson – Cook, vật liệu chì sử dụng mô hình tăng bền của Steinberg Guinan. Trong hệ tọa độ Đề các đã chọn, hệ phương trình (2.24) của mỗi môi trường là hệ kín gồm 38 phương trình, 38 ẩn.
15 Thỏa mãn các điều kiện đầu và điều kiện biên tương ứng, hệ phương trình (2.24) cho mỗi vật liệu xác định được nghiệm duy nhất trạng thái và chuyển động của vật liệu đầu đạn và mục tiêu trong quá trình va xuyên. Do sự phức tạp của hệ phương trình (2.24) phải sử dụng các phương pháp tính toán chuyên dụng – các phương pháp số của cơ học môi trường liên tục.
16 Theo tài liệu [8], [9], để mô phỏng bài toán va xuyên đầu đạn vào mục tiêu hay nói cách khác là giải hệ phương trình mô tả quá trình va xuyên đầu đạn vào mục tiêu thì hiệu quả nhất là phương pháp giải Explicit Dynamic. Ứng dụng phương pháp giải Explicit Dynamic, thực hiện rời rạc hóa không gian và thời gian để giải mô hình toán học được xây dựng. Explicit Dynamic rời rạc hóa không gian bằng phương pháp PTHH và rời rạc hóa thời gian sử dụng phương pháp tính sai phân trung tâm. Trong chương 2, luận án đã khai thác phần mềm ANSYS AUTODYN (phương pháp giải Explicit Dynamic) mô phỏng quá trình va xuyên đầu đạn mũi dạng bán cầu vào mục tiêu bề dày hữu hạn, nhận được chuyển động và trạng thái vật liệu đầu đạn, mục tiêu trong quá trình va xuyên. Kết quả nhận được phù hợp với kết quả thử nghiệm và lý thuyết trong tài liệu [22], [3]. Điều này chứng minh cho khả năng khai thác phần mềm ANSYS AUTODYN để giải hệ phương trình mô tả quá trình va xuyên của đầu đạn xuyên vào mục tiêu. CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN TÁC DỤNG XUYÊN CỦA ĐẦU ĐẠN XUYÊN Đạn xuyên cỡ 7,62x39mm (K56) đầu lõi thép [phụ lục 1] là mẫu đạn xuyên thép mới đưa vào trang bị. Chương này khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố tính chất vật liệu mục tiêu, kết cấu mục tiêu, vận tốc chạm, góc chạm đến tác dụng xuyên từ đó đánh giá mẫu đạn mới trong trang bị này. Để khai thác phần mềm ANSYS AUTODYN mô phỏng khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến tác dụng xuyên của
17 đạn xuyên cỡ 7,62x39mm (K56) đầu lõi thép thực hiện các nội dung bao gồm: 3.1.1. Mô hình hình học đầu đạn Xây dựng mô hình hình học đầu đạn xuyên 7,62x39mm đầu lõi thép từ bản vẽ sản phẩm do Viện Vũ khí/TCCNQP thiết kế. Hình 3.2. Mô hình hình học của đầu đạn 3.1.2. Xác định mô hình vật liệu các thành phần đầu đạn Vì các vật liệu của đầu đạn khảo sát chưa có trong cơ sở dữ liệu phần mềm, luận án sẽ bổ sung hoàn thiện các cơ sở dữ liệu này để kết quả khảo sát chính xác, đồng thời tổ chức thử nghiệm đánh giá khả năng sử dụng các dữ liệu bổ sung này. Bổ sung cơ sở dữ liệu: trong các vật liệu sẵn có của thư viện phần mềm, lựa chọn vật liệu có thành phần hóa học gần đúng nhất với thành phần hóa học vật liệu thực, sau đó căn cứ vào các tham số đã xác định của vật liệu thực để hiệu chỉnh lại các tham số vật liệu thư viện. Kết quả các tham số vật liệu được bổ sung, Bảng 3.3.Tham số vật liệu vỏ đầu đạn (Johnson Cook) Tham số A B C n m Giá trị 495,56 389,37 0,022 0,36 1 Bảng 3.4. Tham số vật liệu lõi xuyên (Johnson –Cook)
18 Tham số A B C n m Giá trị 2280,61 706,8 0,012 0,18 1 Bảng 3.5. Tham số vật liệu áo chì (mô hình Steinberg Guinan) Tham số n dG/dT d/dP Giá trị 8MPa 100MPa 0,52 9.976.106 0,0009304 3.1.3. Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn đầu đạn Do mô hình hình học đầu đạn phức tạp, luận án sử dụng thuật toán chia lưới trong ứng dụng tạo thành các phần tử tứ diện. Tham số quan trọng nhất phải xác định khi xây dựng mô hình phần tử là kích thước phần tử. Theo tài liệu [42] và công trình đã công bố của tác giả luận án [2] xác định được kích thước phần tử tối ưu trong các khảo sát này cho đầu đạn là 0,4 ÷ 0,5 mm trong mô hình 3D (hình 3.4). Với mô hình phần tử xác định của đầu đạn, mỗi phần tử hình thành có phương trình hàm dạng tương ứng. Hình 3.4. Mô hình phần tử hữu hạn của đầu đạn Trong chương 3 đã tiến hành khảo sát một số nội dung và có kết quả tương ứng: 3.2. Ảnh hưởng của bề dày mục tiêu đến tác dụng xuyên của đầu đạn Vật liệu mục tiêu là thép tấm đồng nhất CT3, kích thước
19 500x500 mm, với các bề dày khác nhau, được chế tạo tại Nhà máy Z113 và kiểm tra cơ tính [phụ lục 2]. Bảng 3.7. Tham số vật liệu mục tiêu (Johnson – Cook) Tham số A B C n m Giá trị 313,6 246,4 0,022 0,36 1 Thực hiện mô phỏng số quá trình va xuyên của đầu đạn vào mục tiêu tấm thép trong đó: góc chạm 0 0; vận tốc chạm 716,8 m/s; bỏ qua chuyển động quay, chuyển động trương động, chuyển động tiến động và trọng lượng của đầu đạn; bỏ qua áp suất khí quyển; điều kiện biên các mặt bên mục tiêu cố định. Bề dày mục tiêu tăng dần từ 2 ÷ 21mm (gia số tăng 1mm). Hình 3.5. Mô hình toàn phần (a) và đối xứng (b) tại thời điểm đầu đạn bắt đầu chạm vào mục tiêu Kết quả nhận được: biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xuyên qua tấm thép với bề dày tấm thép CT3 trong điều kiện va chạm không đổi (hình 3.8).
20 Hình 3.8. Biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xuyên qua tấm thép với bề dày tấm thép 3.3. Ảnh hưởng của kết cấu mục tiêu đến tác dụng xuyên của đầu đạn 3.3.1. Ảnh hưởng của kết cấu ghép lớp Luận án khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế một tấm thép mục tiêu bằng hai tấm mỏng (bề dày mỗi tấm bằng 1/2 bề dày tấm ban đầu và đặt ở các khoảng cách khác nhau) đến vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xuyên. Mục tiêu gồm hai tấm thép như nhau đồng nhất CT3, thành phần hóa học vật liệu (bảng 3.7) kích thước 500x500 mm, bề dày thay đổi lần lượt được đặt cách nhau 2 mm, d, 2d,3d, 4d (d – đường kính đầu đạn). Kết quả nhận được: biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xuyên với các mục tiêu kết cấu khác nhau trong điều kiện va chạm không đổi (hình 3.12). Hình 3.12. Biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xuyên với các mục tiêu kết cấu khác nhau