鎢合金的制備及動態(tài)性能研究.pdf

1、本論文主要研究鎢合金材料從制備到應用的數(shù)值模擬和理論實驗研究，對如何通過有效的方法提高鎢合金粉末的等離子制備性能進行了分析，數(shù)值計算了通過等離子炬方法制備超微鎢粉過程中的速度場和溫度場;鎢粉在等離子燒結(jié)過程中的溫度場和致密過程，及溫度場與材料細微觀性能和力學性能之間的關(guān)系。將制備出的鎢合金成品和不同靶板進行不同溫度下的動態(tài)的拉伸、壓縮和剪切實驗，并通過一定的數(shù)值方法擬合得到不同材料的參數(shù)，將實驗得到的數(shù)值模型添加到LS-DYNA數(shù)值計算

2、軟件計算了鎢合金長桿彈高速侵徹不同靶板侵徹過程中彈體和靶板的力學性能，為高比重鎢合金長桿彈的研制和性能研究提供一定的理論數(shù)值支持。全文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)研究了利用等離子炬制備超微鎢粉的過程。根據(jù)傳熱學Navier-Stocks方程以及電磁理論，在高頻感應等離子炬中建立了電熱以及流體耦合控制方程，通過添加有限外場簡化對向量勢邊界條件的描述，首次利用多場耦合軟件通過有限元方法對制粉過程中的電熱效應以及流體熱交互耦合進行了數(shù)

3、值模擬，得到了高頻等離子炬氣動過程中的速度場以及溫度場，并依據(jù)一定輸入功率下高頻感應等離子炬的特征探討了在實際制粉過程中的一些參數(shù)。
　　(2)研究了利用等離子燒結(jié)技術(shù)制備鎢塊體材料過程中的溫度場及其對成品的性能影響。根據(jù)傳熱學以及電磁理論，在放電等離子體燒結(jié)的典型燒結(jié)條件下建立了電熱耦合控制方程，利用有限元方法對鎢粉試樣在燒結(jié)中的電熱效應進行了數(shù)值模擬，得到燒結(jié)過程中電流密度，能量密度以及溫度場分布，并使用一種適用于導電粉體的等

4、離子燒結(jié)機制解釋了燒結(jié)過程中的一些現(xiàn)象。
　　(3)采用自制冷卻及加溫設備和Hopkinson缸、桿分離式直接拉伸裝置、Hopkinson動態(tài)壓縮裝置和沖塞裝置測試了鎢合金、鋼及鋁材料在不同溫度下的動態(tài)拉伸、壓縮及剪切性能。采用不同材料模型對幾種材料的動態(tài)拉伸、壓縮及剪切性能進行分析，擬合出不同材料數(shù)值模型的參數(shù)，并對材料斷口的微觀形貌進行了分析，為研究鎢合金彈體侵徹性能提供理論和數(shù)值基礎。
　　(4)將得到的數(shù)值模型輸入到

5、LS-DYNA程序中，采用顯式動力學有限元計算方法研究了高速鎢合金長桿彈對鋼/鋁復合板的侵徹過程，并對1000-3000m/s范圍內(nèi)鎢合金長桿彈對物理非對稱半無限混凝土的超高速侵徹及損傷進行了分析，采用在超高速撞擊下混凝土Johnson-Holmquist模型分析了彈體和靶板的損傷破壞和能量消耗情況。模型能夠有效的模擬巖石及混凝土在高速沖擊下的成坑、層裂及裂紋擴展，長桿彈在侵徹中存在彈道偏移和本身變形，給出估算彈體破壞形式臨界速度的方法