Đang tải... (xem toàn văn)
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.
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 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QN SỰ BỘ QUỐC PHỊNG Người hướng dẫn khoa học: 1. TS Trần Bá Tấn 2. PGS.TS Trần Đình Thành Phản biện 1: PGS.TS Phan Bùi Khơi 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 Qn sự Thư viện Quốc gia CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Nguyễn Quang Dũng, Trần Đình Thành, Trần Bá Tấn, Nguyễn Hữu Công (2016), Nghiên cứu tương tác đầu đạn 12,7mm xun cháy với bản thép đồng nhất, Hội nghị KH&CN tồn quốc về Cơ khí – Động lực 2016, tập 1 tháng 10/2016, tr 260 264 Nguyễn Quang Dũng, Vũ Đăng Quản (2017), Nghiên cứu sự hội tụ trong mơ phỏng tương tác của đầu đạn 7,62mm với bản thép, Tạp chí Cơ khí Việt nam, số 5 năm 2017, tr 3135 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 Nguyễn Quang Dũng (2017), Mơ phỏng q trình tương tác của đầu đạn cỡ 7,62mm với bản thép có độ dày khác nhau, Tạp chí khoa học cơng nghệ Xây dựng, tâp 11 số 4 072017, tr 3741 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 Đỗ Văn Minh, Nguyễn Quang Dũng, Trần Đình Thành, Đào Việt Dũng, Nghiên cứu q 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 MỞ ĐẦU Lý do lựa chọn đề tài luận án Để thực hiện mục tiêu hiện đại hóa, nâng cao năng lực tác chiến đảm bảo hồn 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 xun lớn hơn. Với thực tế này, muốn hiện đại hóa vũ khí, trang bị đáp ứng nhiệm vụ của Qn đội trong tình hình mới thì việc trang bị các hệ thống vũ khí có uy lực xun 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, u cầu nền cơng 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 tốn định lượng các yếu tố ảnh hưởng tới tác dụng xun của đầu đạn xun 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 cơng phu, lâu dài và liên tục phát triển ở các nước tiên tiến với kết quả thể hiện là các vũ khí, trang bị với ưu thế vượt trội, nhưng do đặc thù bí mật qn sự nên chúng ta khơng 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 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 xun của đầu đạn xun 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 xun của đầu đạn xun 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, tập trung vào đầu đạn có lõi xuyên 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 q trình va xun; ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu, vật liệu mục tiêu và điều kiện va chạm tới tác dụng xun 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 cơng trình nghiên cứu của tác giả, các tài liệu tham khảo và phụ lục Chương 1. Tổng quan về q trình va xun của đầu đạn vào mục tiêu Chương 2. Xây dựng mơ hình tốn học mơ 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 học mơi trường liên tục, lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo và các nghiên cứu tính chất vật liệu đầu đạn, mục tiêu trong q trình va xun để xây dựng mơ hình tốn học mơ tả chuyển động và trạng thái vật liệu đầu đạn và mục tiêu trong q trình va xun. Ứng dụng phần mềm ANSYS AUTODYN giải mơ hình tốn học đã xây dựng để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xun của đầu đạn Phương pháp thực nghiệm: sử dụng kết thực nghiệm đã được cơng bố kết hợp với các kết quả nhận được khi thử nghiệm tại trường bắn để kiểm chứng, đánh giá kết quả tính tốn mơ 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 mơ hình tốn học mơ tả q trình va xun của đầu đạn vào mục tiêu có kể đến tính tăng bền của vật liệu vật liệu khi chịu tải trọng tốc độ cao, ứng dụng phần mềm ANSYS AUTODYN giải mơ hình tốn học được xây dựng làm sáng tỏ q trình va xun của đầu đạn vào mục tiêu thơng qua các kết quả mơ phỏng số; Phương pháp và quy trình giải bài tốn va xun của đầu đạn vào mục tiêu nghiên cứu trong luận án để tính tốn định lượng ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xun làm cơ sở khoa học 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 xun của đầu đạn xun lõi thép cứng cỡ 7,62 mm và kết quả thực nghiệm khẳng định khả năng ứng dụng phương pháp tính tốn trong nghiên cứu bài tốn va xun 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 xun lõi thép cứng cỡ 7,62 mm, mẫu đạn mới trong trang bị của Qn đội; Các dữ liệu vật liệu phù hợp với vật liệu đầu đạn xun lõi thép cứng cỡ 7,62mm và mục tiêu tấm thép do luận án xác định được dùng mơ phỏng các bài tốn 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 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 đề xuất sử dụng tính tốn 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 qt về sự va xun của đầu đạn vào mục tiêu Phần này trình bày khái qt về đầu đạn, mục tiêu; các hiện tượng vật lý xảy ra trong q trình va xun khi vận tốc va chạm lớn; các yếu tố ảnh hưởng tới q trình va xun của đầu đạn vào mục tiêu và các dạng phá hủy. Khi nghiên cứu q trình va xun của đầu đạn xun có lõi xun 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 cơng 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 cơng trình thực nghiệm: cơng thức GiacốpĐơMar, cơng thức Lambert và Johnac Mỗi cơng 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 xun. Các yếu tố ảnh hưởng khó xác định được kể đến qua các hệ số thực nghiệm Các cơng trình nghiên cứu theo phương pháp lý thuyết 18 Tham số Giá trị A 2280,61 B 706,8 C 0,012 n 0,18 m Bảng 3.5. Tham số vật liệu áo chì (mơ 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 mơ hình phần tử hữu hạn đầu đạn Do mơ hình hình học đầu đạn phức tạp, luận án sử dụng thuật tốn chia lưới trong ứng dụng tạo thành các phần tử tứ diện Tham số quan trọng nhất phải xác định khi xây dựng mơ hình phần tử là kích thước phần tử. Theo tài liệu [42] và cơng trình đã cơng 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 mơ hình 3D (hình 3.4). Với mơ hình phần tử xác định của đầu đạn, mỗi phần tử hình thành có phương trình hàm dạng tương ứng. Hình 3.4. Mơ 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 xun của đầu đạn Vật liệu mục tiêu thép đồng 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 Giá trị 313,6 246,4 0,022 0,36 m Thực hiện mơ phỏng số q trình va xun 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. Mơ hình tồn 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 xun qua tấm thép với bề dày tấm thép CT3 trong điều kiện va chạm khơng đổi (hình 3.8) 20 Hình 3.8. Biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun qua tấm thép với bề dày tấm thép 3.3. Ảnh hưởng của kết cấu mục tiêu đến tác dụng xun 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 xun. Mục tiêu gồm hai tấm thép 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 xun với các mục tiêu kết cấu khác nhau trong điều kiện va chạm khơng đổi (hình 3.12) Hình 3.12. Biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun với các mục tiêu kết cấu khác nhau 21 3.3.2. Ảnh hưởng của sự tăng cứng bề mặt mục tiêu Luận án khảo sát ảnh hưởng của sự tơi cứng bề mặt tấm thép đến vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun, mục tiêu là các tấm thép đồng nhất CT3, kích thước 500x500 mm, bề dày thay đổi lần lượt được tơi cứng bề mặt đến các độ cứng bằng (1,5; 2; 2,5) lần độ cứng bản thép ban đầu (130 HB) và bề dày thấm tơi 5 mm. Kết quả nhận được: biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun với các mục tiêu độ cứng khác nhau trong điều kiện va chạm khơng đổi (hình 3.15) Hình 3.15. Biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun với các mục tiêu độ cứng khác nhau 3.4. Ảnh hưởng của tính chất vật liệu mục tiêu đến tác dụng xun của đầu đạn Luận án khảo sát q trình va xun của đầu đạn xun lõi thép cứng cỡ 7,62 mm vào các tấm mục tiêu thép CT3 và Kevlar để so sánh khả năng chống đạn của hai vật liệu này. Qua k ết quả mơ phỏng thấy được: ưu thế của vật liệu Kevlar so với thép CT3 là cùng khả năng chống được đạn thì tấm Kevlar có khối lượng nhỏ hơn nhiều, thuận lợi cho trang bị phòng hộ cá nhân 22 3.5. Ảnh hưởng điều kiện va chạm đến tác dụng xuyên của đầu đạn 3.5.1. Ảnh hưởng của vận tốc chạm Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc chạm của đầu đạn khi va xuyên vào mục tiêu bản thép CT3 đến bề dày tới hạn của tấm thép (bề dày lớn nhất mà đầu đạn có thể xun thủng với vận tốc chạm xác định). Kết quả nhận được: biểu đồ quan hệ bề dày tới hạn của tấm thép CT3 với vận tốc chạm của đầu đạn trong điều kiện va chạm khơng đổi (hình 3.19) Hình 3.19. Biểu đồ quan hệ bề dày tới hạn của tấm thép với vận tốc chạm của đầu đạn Từ kết quả mô phỏng, đề xuất hệ số K trong công thức GiacốpĐơMar cho trường hợp va xuyên của đầu đạn xuyên lõi thép cứng cỡ 7,62 mm vào mục tiêu tấm thép độ cứng thấp, với khoảng vận tốc chạm 600 ÷ 700 m/s, hệ số K được lựa chọn Kmptrung bình = 1401, với khoảng vận tốc chạm 300 ÷ 500 m/s, hệ số K được lựa chọn Kmptrung bình = 1140 3.5.2. Ảnh hưởng của góc chạm 23 Luận án khảo sát ảnh hưởng của góc chạm đến vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun qua tấm thép, xác định góc chạm xảy ra hiện tượng trượt Kết quả nhận được: biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn với góc chạm (hình 3.22) Hình 3.22. Biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun thủng bản thép với góc chạm CHƯƠNG 4. THỬ NGHIỆM TÁC DỤNG XUN CỦA ĐẦU ĐẠN XUYÊN VÀO MỤC TIÊU Thử nghiệm tác dụng xuyên của đầu đạn vào mục tiêu ở số trường hợp điều kiện tính tốn mơ chương 3 để kiểm chứng đánh giá độ chính xác, khả năng tin cậy sử dụng các kết quả tính tốn cũng như mức độ phù hợp của sự lựa chọn các dữ liệu vật liệu. Nội dung thử nghiệm được thực hiện tại Nhà máy Z113/ TCCNQP. Qua phân tích cơ sở kỹ thuật và điều kiện thực tế tại nhà máy Z113 thực hiện thử nghiệm các nội 24 dung: bắn xác định đặc điểm vết xun, vận tốc chạm mục tiêu và vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun thủng mục tiêu theo các bề dày mục tiêu khác nhau; bắn xác định vận tốc tới hạn xun thủng mục tiêu với bề dày cho trước; bắn xác định đặc điểm vết xun, vận tốc chạm và vận tốc còn lại sau khi xun thủng mục tiêu với các góc chạm khác nhau Kết quả so sánh giữa thử nghiệm và kết quả mơ phỏng: 4.4.1. So sánh ảnh hưởng của bề dày mục tiêu đến tác dụng xun thử nghiệm và tính tốn mơ phỏng Bảng 4.7. So sánh kết quả thử nghiệm và mơ phỏng vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun theo bề dày mục tiêu 25 Bề dày của mục tiêu, (mm) 10 12 Vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xuyên qua mục tiêu, (m/s) Thử nghiệm (giá trị trung bình) 671,3 531,8 478,52 Sai lệch (%) Mơ phỏng 654 517 425 2,57 2,78 11,18 4.4.2. So sánh ảnh hưởng của góc chạm đến tác dụng xun thử nghiệm và tính tốn mơ phỏng Bảng 4.8. So sánh kết quả thử nghiệm và mơ phỏng vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun theo góc chạm Vận tốc còn lại của đầu đạn Sai lệch (%) Bề dày của sau khi xun mục tiêu qua mục tiêu, 8mm (m/s) Thử nghiệm (giá trị trung Mơ phỏng bình) Mục tiêu thẳng 616,7 546 đứng Mục tiêu nghiêng với trục nòng súng 551,9 528 1100 11,46 4,33 4.4.3. So sánh giá trị vận tốc tới hạn xuyên thủng bản thép thử nghiệm và tính tốn mơ phỏng 26 Bảng 4.9. So sánh kết quả thử nghiệm và tính tốn mơ phỏng xác định bề dày tới hạn xun thủng tấm thép So sánh giữa So sánh thử nghiệm kết quả và mơ phỏng Mô phỏng (bề TT Thử nghiệm dày tối đa xuyên thủng) Mục tiêu dày 16mm Mức độ cự ly Xuyên 5/5 =100% 17 mm phù hợp 50m Khơng thu được lõi cao xun Mục tiêu dày 18mm cự ly Xun 1/5 =20% 18 mm Chính xác 30m Thu được lõi xuyên ngay sau mục tiêu KẾT LUẬN Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm trong luận án, rút ra các kết luận: 1. Luận án đã nghiên cứu, tìm hiểu các mơ hình tốn học mơ tả tính tăng bền của vật liệu khi chịu tải trọng tốc độ cao của các vật liệu chế tạo đầu đạn xun và mục tiêu 2. Đã ứng dụng lý thuyết cơ học mơi trường liên tục, lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dòng chảy dẻo cùng với các mơ hình vật liệu kể đến tính tăng bền khi chịu tải trọng tốc độ cao phù hợp với các vật liệu đầu đạn và mục tiêu, xây dựng mơ hình tốn học mơ tả q trình va xun của đầu đạn xun vào mục tiêu tấm thép nói chung và mơ hình tốn học mơ tả q trình va xun của đầu đạn lõi thép cứng cỡ 7,62mm do Nhà máy Z113 sản xuất xun vào 27 mục tiêu tấm thép nói riêng với các điều kiện đầu và điều kiện biên tương ứng 3. Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm ANSYS AUTODYN (phương pháp giải Explicit Dynamic) mơ phỏng q trình va xun 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 q trình va xun. Kết quả nhận được phù hợp với kết quả thử nghiệm và lý thuyết, chứng minh cho khả năng khai thác phần mềm ANSYS AUTODYN để giải hệ phương trình mơ tả q trình va xun của đầu đạn xun vào mục tiêu 4. Đã tính tốn xác định các tham số vật liệu phù hợp với vật liệu đầu đạn xun lõi thép cứng cỡ 7,62 mm và mục tiêu tấm thép CT3, ứng dụng phần mềm ANSYS AUTODYN giải bài tốn va xun, 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 xun của đầu đạn xun lõi thép cứng cỡ 7,62 mm khi xun vào tấm thép CT3 Các kết quả nhận được: Xây dựng được biểu đồ quan hệ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xuyên qua tấm thép với bề dày tấm thép. Qua biểu đồ nhận được: với vận tốc chạm 716,8 m/s, bề dày tấm thép tăng dần từ 2 ÷ 19 mm thì vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun qua tấm thép giảm từ 693 ÷ 0 m/s, đầu đạn khơng xun qua tấm thép dày 19 mm. Trong trường hợp này, xác định được giá trị bề dày mục tiêu 11 mm là giới hạn của sự ảnh hưởng khác nhau của bề mặt sau mục tiêu đến tác dụng va xuyên theo bề dày mục tiêu; Xây dựng được biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu 28 đạn sau khi xuyên với các mục tiêu kết cấu khác nhau. Qua biểu đồ nhận thấy: khi tách kết cấu một tấm thép dày thành hai tấm thép có độ dày bằng một nửa và đặt cách nhau một khoảng cách khơng q lớn thì khả năng chống đạn có xu hướng bằng hoặc giảm so với kết cấu một bản thép dày. Khi tổng bề dày 2 tấm thép nhỏ hơn hoặc bằng 7 mm thì khả năng chống đạn của hai kết cấu là như nhau. Khi tổng bề dày 2 tấm thép lớn hơn 7 mm và tổng bề dày 2 tấm thép tăng lên thì khả năng chống đạn của kết cấu phân tách chống đạn càng kém hơn so với kết cấu ngun tấm. Với khoảng cách giữa 2 tấm thép từ 2 ÷ 30,48 mm thì khả năng chống đạn của các kết cấu phân tách này như nhau. Xây dựng được biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xuyên với các mục tiêu độ cứng khác Trong trường hợp khảo sát, nhận được với bề dày tấm mục tiêu là 5 mm, khi tăng dần độ cứng tấm mục tiêu lên 1,5; 2; 2,5 lần thì vận tốc còn lại của đầu đạn khi xun qua mục tiêu suy giảm tương ứng là 5,2%; 13%; 19,6%; Xây dựng được biểu đồ quan hệ bề dày tới hạn của tấm thép với vận tốc chạm của đầu đạn. Qua biểu đồ nhận được: trong khoảng cách đặt tấm thép từ 10 m ÷ 800 m tính từ miệng nòng (tương ứng với vận tốc chạm của đầu đạn giảm từ 702,6 m/s ÷ 268 m/s) thì bề dày tới hạn mà đầu đạn xun thủng giảm tương ứng từ 18,9 mm ÷ 5 mm; Xây dựng được biểu đồ quan hệ vận tốc còn lại của đầu đạn với góc chạm. Qua biểu đồ nhận được: góc chạm 00 thì hiệu quả xun tốt nhất (vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun qua tấm thép lớn nhất), khi góc chạm từ 500 trở lên thì bắt đầu xuất hiện tượng trượt, đầu đạn không xuyên mà có xu hướng 29 trượt trên bề mặt mục tiêu; Thơng qua các kết quả mơ phỏng đề xuất hệ số K trong công thức GiacốpĐơMar cho trường hợp va xuyên của đầu đạn xuyên lõi thép cứng cỡ 7,62 mm vào mục tiêu tấm thép độ cứng thấp, phục vụ tính tốn tác dụng xun bằng phương pháp kỹ thuật; Qua các kết quả mơ phỏng có thêm những đánh giá tin cậy đối với mẫu đạn xun lõi thép cứng cỡ 7,62 mm và những định hướng sơ bộ khi thiết kế, chế tạo đạn xuyên hay trang bị phòng hộ. Đã thực nội dung thử nghiệm Nhà máy Z113/TCCNQP: bắn xác định đặc điểm vết xun, vận tốc chạm mục tiêu và vận tốc còn lại của đầu đạn sau khi xun thủng mục tiêu theo các bề dày mục tiêu khác nhau; bắn xác định vận tốc tới hạn xun thủng mục tiêu với bề dày cho trước; bắn xác định đặc điểm vết xun, vận tốc chạm và vận tốc còn lại sau khi xun thủng mục tiêu với các góc chạm khác nhau So sánh các kết quả thu được sau q trình thử nghiệm và các kết quả tính tốn mơ phỏng tương ứng thấy rằng sai số nhỏ hơn 15%. Điều này cho thấy các kết quả tính tốn mơ phỏng tin cậy, có thể sử dụng để khảo sát đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xun của đầu đạn xun, đánh giá mẫu đạn mới trong trang bị hay định hướng, hiệu chỉnh trong thiết kế, chế tạo mẫu đạn hay trang bị phòng hộ mới… với thời gian và chi phí thấp đáp ứng u cầu nhiệm vụ hiện nay Những đóng góp mới của luận án 1. Xây dựng mơ hình tốn học mơ tả chuyển động và trạng thái vật liệu đầu đạn và mục tiêu trong q trình va xun kể đến 30 tính tăng bền của vật liệu khi chịu tải trọng tốc độ cao 2. Nghiên cứu bổ sung dữ liệu vật liệu phù hợp với vật liệu đầu đạn 7,62mm xun lõi thép cứng và mục tiêu thép CT3 để ứng dụng phần mềm ANSYS AUTODYN 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 xun. Qua các kết quả mơ phỏng có thêm những đánh giá tin cậy đối với mẫu đạn xun lõi thép cứng cỡ 7,62 mm phục vụ khai thác sử dụng và những định hướng sơ bộ khi thiết kế, chế tạo đạn xun hay trang bị phòng hộ 3. Đề xuất hệ số đặc trưng độ cứng vật cản K trong cơng thức GiacốpĐơMar cho trường hợp đầu đạn xun lõi thép cứng cỡ 7,62 mm va xun vào mục tiêu tấm thép độ cứng thấp, phục vụ tính tốn tác dụng xun bằng phương pháp kỹ thuật KIẾN NGHỊ VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Qua thực tiễn nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tác dụng xun của đạn xun động năng, tác giả luận án nhận thấy còn một số vấn đề tồn tại mà với trình độ khoa học cơng nghệ hiện nay chúng ta có thể đặt ra bài tốn nghiên cứu và giải quyết: Nghiên cứu ảnh hưởng nhóm yếu tố đầu đạn tới tác dụng xun của đầu đạn xun; Nghiên cứu xây dựng các mơ hình vật liệu phù hợp với các vật liệu mới ứng dụng trong đầu đạn và mục tiêu; Nghiên cứu khả năng phù hợp của mơ hình tốn học với các trường hợp va chạm điển hình; Xây dựng cơng thức tính uy lực xun cho các kết cấu đầu đạn điển hình. Một số nội dung cần nghiên cứu tiếp theo nêu ra cho thấy 31 còn nhiều vấn đề phải hồn thiện trong nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến tác dụng xun của đạn xun động năng. Đây cũng chính là một trong các nhiệm vụ khoa học mang tính thời sự, cấp thiết của nghành vũ khí, đạn trong giai đoạn hiện nay 32 ... q trình va xun của đầu đạn vào mục tiêu Chương 2. Xây dựng mơ hình tốn học mơ tả q 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. .. lớn với các dạng đầu đạn và mục tiêu nhất định, kể đến một số yếu tố ảnh hưởng đến tham số tác dụng xun. Các yếu tố ảnh hưởng khó xác định được kể đến qua các hệ số thực nghiệm Các cơng trình nghiên cứu theo phương pháp lý thuyết... phương trình mơ tả q trình va xun của đầu đạn xun vào mục tiêu CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN TÁC DỤNG XUN CỦA ĐẦU ĐẠN XUN Đạn xun cỡ 7,62x39mm (K56) đầu lõi thép [phụ lục 1] là mẫu đạn xun thép mới đưa vào trang bị. Chương này khảo sát