CN112326420B - 基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法 - Google Patents

基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，该方法按照以下步骤进行：步骤一，静态力学性能实验，步骤二，动态力学性能实验，步骤三，层裂实验，三个步骤依次进行，若满足，则进行下一步实验，若不满足，则判定杀伤破样品不符合完整性要求。若三个步骤均满足，则判定杀伤破样品符合完整性要求，本发明的评价方法按照应变率从低到高分别进行了静态、动态力学性能实验以及层裂实验，实验方法由简到繁，若某一步骤下实验结果不满足指标要求则可直接判断杀伤破片在爆轰加载下不满足完整性能要求，无需再进行后续实验。

Description

基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法
技术领域
本发明属于爆炸力学实验领域，涉及完整性评价，具体涉及一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法。
背景技术
杀伤战斗部是战场上广泛使用的杀伤性武器，毁伤原理为中心主装药起爆后爆轰产物及爆轰波驱动杀伤破片高速运动，以实现对轻质装甲、人员等目标的毁伤。因此杀伤破片在高速爆轰载荷驱动作用下的力学响应直接决定了战斗部的毁伤效果。
由于炸药起爆瞬间，在爆轰载荷作用下杀伤破片材料受到高温高压以及爆轰波的相互作用，导致杀伤破片可能由于强烈的挤压作用、高温下发生热软化以及层裂拉伸等载荷形式而出现损伤裂纹、断裂等性能弱化现象，使得单个杀伤破片质量降低且呈不规则形状，难以按照设计的初速和飞散方向运动，严重影响了战斗部的毁伤威力，因此研究杀伤破片材料在爆轰载荷作用下的结构完整性具有重要意义。
目前常用的评价方法：工程验证、模拟实验和数值模拟。工程上通过战斗部静爆试验可以直接得到不同杀伤破片在爆轰加载下的完整性结果，真实载荷环境下实验结果可靠性高，指导效果好，但进行一次静爆试验需要耗费大量人力物力，试验准备周期长，回收杀伤破片的过程难以保证不对杀伤破片产生二次损伤，影响评价结果。GJB 3793A-2018提出采用静态压溃性能来评价其完整性，其缺点在于：1）爆轰载荷的特点是具有瞬时的超高温高压，应变率一般大于105s-1，金属材料在不同应变率下的力学响应是完全不同的，用静态载荷下的压溃性能来反映动态静爆载荷的完整性能，缺乏一定的理论依据；2）杀伤破片材料在爆轰载荷下的断裂模式较为复杂，可能出现挤压破坏、热软化以及层裂拉伸等破坏，单纯用静态的压缩实验不足以描述材料在爆轰载荷下的断裂损伤问题，更无法准确预估杀伤破片在爆轰载荷下的完整性能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，解决现有技术中的评价方法难以兼顾准确性和低成本性的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，该方法按照以下步骤进行：
步骤一，静态力学性能实验：
对杀伤破片进行静态力学性能实验，当静态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行动态力学性能实验，当静态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破不符合完整性要求；
步骤二，动态力学性能实验：
对杀伤破片进行动态力学性能实验，当动态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行层裂实验，当动态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破不符合完整性要求；
步骤三，层裂实验：
对杀伤破片进行层裂实验，当层裂实验结果满足完整性要求，则判定杀伤破片符合完整性要求，当层裂实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破片不符合完整性要求。
本发明还具有如下技术特征：
步骤一中，当杀伤破片变形率小于时，以及杀伤破片表面不出现明显裂纹时，则该杀伤破片的静态力学性能实验结果满足完整性要求；
步骤二中，当杀伤破片强度极限大于、断裂应变大于/>时，则该杀伤破片的动态力学性能实验结果满足完整性要求；
步骤三中，当层裂强度大于时，则该杀伤破片的样品的层裂实验结果满足完整性要求；
其中：为40%，/>为1.1GPa，/>为0.08，/>为2.4GPa。
步骤一中，所述的静态力学性能实验为压溃性能实验，压溃性能实验包括恒定载荷和恒定变形率两种测试方法，恒定载荷测试方法是对杀伤破片施加给定值的载荷；恒定变形率测试方法是使杀伤破片在载荷方向产生固定变形率；
杀伤破片的静态力学性能实验装置为万能材料试验机，对杀伤破片的压溃性能进行实验，根据国军标GJB3793A-2018确定恒定载荷测试方法的具体载荷条件以及变形要求，当杀伤破片变形率小于时，以及杀伤破片表面不出现明显裂纹时判定杀伤破片满足压溃性能要求；
实验时将杀伤破片置于试样机的夹具上，以5mm/min～10mm/min的速度加载，并保压10s时间，实验后用千分尺测量杀伤破片厚度，按式Ⅰ计算杀伤破片变形率：
式Ⅰ；
根据杀伤破片的具体尺寸选择相应的压溃载荷，判断受载后是杀伤破片否满足变形要求，若不满足则可直接判定杀伤破片无法满足在爆轰加载下的完整性要求，若满足则继续进行动态力学性能实验。
步骤二中，所述的动态力学性能实验的实验装置为分离式霍普金森压杆，分离式霍普金森压杆的工作过程为：子弹在高压气体驱动下以一定速度撞击入射杆左端部，在入射杆中形成直接入射压缩压力波，通过应变片记录应变，入射波压缩杀伤破片后产生反射应力波以及透射应力波，分别通过应变片记录为/>和/>，最右端吸收杆的作用是吸收透射应力波，减少应力波多次反射带来的误差；于是根据应变片记录得到的/>、/>、/>，以及杆中的弹性波波速c，杆截面面积A，杆弹性模量E，杀伤破片初始厚度/>以及截面面积A 0，通过式Ⅱ～式Ⅳ能够计算获得杀伤破片的动态力学性能相关参量，包括应变率/>、应变/>和应力/>：
式Ⅱ
式Ⅲ
式Ⅳ
式中，t为时间；
从而获取杀伤破片在102～104s-1应变率范围内的动态应力应变曲线，以及强度极限、断裂应变等参量，当杀伤破片强度极限大于、断裂应变大于/>时，判定该杀伤破片满足动态力学性能要求，可继续进行层裂实验，若不满足则可直接判定杀伤破片无法满足在爆轰加载下的完整性要求；
步骤三中，所述的层裂实验的装置由轻气炮、弹托、飞片、样品、测速系统和回收舱组成，飞片与样品为圆柱形薄片，直径均为Dmm，飞片厚为2～4mm，样品厚4～8mm，装置工作过程为：弹托和飞片在轻气炮的驱动下以一定的速度飞向样品，与样品发生碰撞，碰撞后的样品通过回收舱回收，通过激光测速仪测量样品自由面速度，根据式Ⅴ可以算得样品的层裂强度：
式Ⅴ
式中：
为样品初始密度；
为拉格朗日平均声速；
为自由面速度峰值；
为自由面速度峰值过后的第一个谷值；
于是能够获得样品在104s-1应变率以上的层裂强度，当层裂强度大于时，判定该样品在爆轰载荷作用下能够保证结构的完整性，否则就判定样品无法满足在爆轰加载下的完整性要求。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
（Ⅰ）本发明的评价方法按照应变率从低到高分别进行了静态、动态力学性能实验以及层裂实验，实验方法由简到繁，若某一步骤下实验结果不满足指标要求则可直接判断杀伤破片在爆轰加载下不满足完整性能要求，无需再进行后续实验。所有步骤均可在实验室条件下进行，不用进行费时费力的静爆试验验证，实验方法成熟，操作简便快捷，容错率高，成本低廉，预估结果可靠性高。
（Ⅱ）本发明所要解决的技术问题是在杀伤破片形状限制下，提供一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法。首先进行杀伤破片的静态力学性能实验，参考国军标GJB3793A-2018中的杀伤破片压溃性能标准，根据杀伤破片表面形态及变形率对其在爆轰载荷下的完整性进行初步判断，进行杀伤破片材料在准静态载荷条件下的初步筛选；然后借助分离式霍普金森压杆进行动态力学性能实验，获取材料在102～104s-1应变率范围内的动态应力应变曲线，以及强度极限、断裂应变等参量，进行杀伤破片材料的第二步筛选；最后进行层裂实验，根据杀伤破片自由面速度计算材料在104s-1应变率以上的层裂强度，判断是否满足爆轰载荷驱动下所需强度。该方法无需进行成本高周期长的静爆试验，前两步甚至无需单独制样，可直接用杀伤破片来进行实验。于是通过实验室条件下对杀伤破片以及层裂杀伤破片进行静动态性能测试，即可实现对杀伤破片在爆轰驱动下的完整性进行合理预估。预估理论完善，实验手段简单，成本低廉，耗时短，预估结果可靠性高。
附图说明
图1是本发明的完整性评价方法的流程示意图。
图2是层裂实验原理示意图。
图中各个标号的含义为：1-样品，2-飞片，3-层裂面，O为样品和飞片的接触位置，x为厚度方向的尺寸，t为时间。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明提供一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，在该方法中所用实验装置为万能材料试验机、分离式霍普金森压杆、层裂装置、应变仪、杀伤破片、飞片和样品。
需要说明的是，本发明中的所有材料和装置，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的材料和装置。
需要说明的是，本发明中，在每次进行静态力学性能实验、动态力学性能实验和层裂实验时分别采用相同的未经过实验使用的杀伤破片或者通过杀伤破片制成的样品。层裂实验过程中采用杀伤破片制备样品的过程为本领域的常规方法。
本发明的基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，该方法按照以下步骤进行：
步骤一，静态力学性能实验：
对杀伤破片进行静态力学性能实验，当静态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行动态力学性能实验，当静态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破不符合完整性要求；
步骤一中，当杀伤破片变形率小于时，以及杀伤破片表面不出现明显裂纹时，则该杀伤破片的静态力学性能实验结果满足完整性要求；其中：/>为40%。
步骤一中，所述的静态力学性能实验为压溃性能实验，压溃性能实验包括恒定载荷和恒定变形率两种测试方法，恒定载荷测试方法是对杀伤破片施加给定值的载荷；恒定变形率测试方法是使杀伤破片在载荷方向产生固定变形率；
杀伤破片的静态力学性能实验装置为万能材料试验机，对杀伤破片的压溃性能进行实验，根据国军标GJB3793A-2018确定恒定载荷测试方法的具体载荷条件以及变形要求，当杀伤破片变形率小于时，以及杀伤破片表面不出现明显裂纹时判定杀伤破片满足压溃性能要求；
实验时将杀伤破片置于试样机的夹具上，以5mm/min～10mm/min的速度加载，并保压10s时间，实验后用千分尺测量杀伤破片厚度，按式Ⅰ计算杀伤破片变形率：
式Ⅰ；
根据杀伤破片的具体尺寸选择相应的压溃载荷，判断受载后是杀伤破片否满足变形要求，若不满足则可直接判定杀伤破片无法满足在爆轰加载下的完整性要求，若满足则继续进行动态力学性能实验。
步骤二，动态力学性能实验：
对杀伤破片进行动态力学性能实验，当动态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行层裂实验，当动态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破不符合完整性要求；
步骤二中，当杀伤破片强度极限大于、断裂应变大于/>时，则该杀伤破片的动态力学性能实验结果满足完整性要求；其中：/>为1.1GPa，/>为0.08。
步骤二中，所述的动态力学性能实验的实验装置为分离式霍普金森压杆，分离式霍普金森压杆的工作过程为：子弹在高压气体驱动下以一定速度撞击入射杆左端部，在入射杆中形成直接入射压缩压力波，通过应变片记录应变，入射波压缩杀伤破片后产生反射应力波以及透射应力波，分别通过应变片记录为/>和/>，最右端吸收杆的作用是吸收透射应力波，减少应力波多次反射带来的误差；于是根据应变片记录得到的/>、/>、/>，以及杆中的弹性波波速c，杆截面面积A，杆弹性模量E，杀伤破片初始厚度/>以及截面面积A 0，通过式Ⅱ～式Ⅳ能够计算获得杀伤破片的动态力学性能相关参量，包括应变率/>、应变/>和应力/>：
式Ⅱ
式Ⅲ
式Ⅳ
式中，t为时间；
从而获取杀伤破片在102～104s-1应变率范围内的动态应力应变曲线，以及强度极限、断裂应变等参量，当杀伤破片强度极限大于、断裂应变大于/>时，判定该杀伤破片满足动态力学性能要求，可继续进行层裂实验，若不满足则可直接判定杀伤破片无法满足在爆轰加载下的完整性要求；
步骤三，层裂实验：
对杀伤破片进行层裂实验，当层裂实验结果满足完整性要求，则判定杀伤破片符合完整性要求，当层裂实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破片不符合完整性要求。
步骤三中，当层裂强度大于时，则该杀伤破片的样品的层裂实验结果满足完整性要求；其中：/>为2.4GPa。
步骤三中，所述的层裂实验的装置由轻气炮、弹托、飞片、样品、测速系统和回收舱组成，飞片与样品为圆柱形薄片，直径均为Dmm，飞片厚为2～4mm，样品厚4～8mm，装置工作过程为：弹托和飞片在轻气炮的驱动下以一定的速度飞向样品，与样品发生碰撞，碰撞后的样品通过回收舱回收，通过激光测速仪测量样品自由面速度，根据式Ⅴ可以算得样品的层裂强度：
式Ⅴ
式中：
为样品初始密度；
为拉格朗日平均声速；
为自由面速度峰值；
为自由面速度峰值过后的第一个谷值；
于是能够获得样品在104s-1应变率以上的层裂强度，当层裂强度大于时，判定该样品在爆轰载荷作用下能够保证结构的完整性，否则就判定样品无法满足在爆轰加载下的完整性要求。
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
遵从上述技术方案，本实施例给出一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，本实施例选择杀伤破片材料常用的93钨合金进行完整性评价，杀伤破片形状为立方体，尺寸为6×6×6mm。
该方法按照以下步骤进行：
步骤一，静态压溃性能实验：
本实施例选择恒定载荷实验方法，根据国军标GJB3793A-2018规定压缩载荷为40kN，实验时将杀伤破片置于杀伤破片机的专用夹具上，以5mm/min～10mm/min的速度加载，并保压10s时间。实验后用千分尺测量杀伤破片剩余厚度为4.93mm，按照式Ⅰ算得变形率为17.83%，满足变形率不大于40%的要求，经目视和放大镜检测，杀伤破片表面未出现可见裂纹。于是继续进行下一步骤实验。
步骤二，动态力学性能实验：
在室温25℃条件下，采用分离式霍普金森压杆对杀伤破片杀伤破片进行了动态力学性能实验，根据式Ⅱ～式Ⅳ算得，在1200 s-1应变率下该钨合金杀伤破片强度极限为1.45GPa，失效应变为0.11。93钨合金在该应变率量级下当强度极限大于1.1GPa、失效应变大于0.08时，认为该种材料满足杀伤破片所需的动态力学性能要求，于是该种材料满足要求，继续进行下一步层裂实验。
步骤三，层裂实验：
层裂实验装置中，飞片与样品为圆柱形薄片，直径均为30mm，飞片厚为2mm，样品厚4mm，在轻气炮驱动下飞片与样品发生碰撞，拉伸波在样品内相遇，当强度足够高时样品发生层裂。飞片以500m/s的速度撞向样品，根据式Ⅴ算得该种93钨合金的层裂强度为2.78GPa。当层裂强度大于2.4GPa时，认为该种材料在爆轰载荷作用下能够保证结构的完整性。
结合前述力学性能实验及性能分析，可以合理评价该种杀伤破片在爆轰载荷驱动下能够保持结构的完整性。
实施例2：
遵从上述技术方案，本实施例给出一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，本实施杀伤破片材料同样为93钨合金，与实施例1相比具有不同的热处理工艺。杀伤破片形状为立方体，尺寸为6×6×6mm。
该方法按照以下步骤进行：
步骤一，静态压溃性能实验：
本实施例中选择恒定载荷实验方法，压缩载荷为40kN，静态压缩实验后测得杀伤破片剩余厚度为4.82mm，按照式Ⅰ算得变形率为19.67%，满足变形率不大于40%的要求，经目视和放大镜检测，杀伤破片表面未出现可见裂纹。于是继续进行下一步骤实验。
步骤二，动态力学性能实验：
在室温25℃条件下，采用分离式霍普金森压杆对杀伤破片进行了动态力学性能实验，根据式Ⅱ～式Ⅳ算得，在1200 s-1应变率下该钨合金杀伤破片强度极限为0.82GPa，失效应变为0.13。93钨合金在该应变率量级下当强度极限大于1.1GPa、失效应变大于0.08时，认为该种材料满足杀伤破片所需的动态力学性能要求，因此该种材料不能满足要求，
于是结合动态力学性能分析，可以合理预估该种杀伤破片在爆轰载荷驱动下不能保持结构的完整性。
通过两则实施例，可知结合三种实验能够实现对杀伤破片材料在完整性性能的合理预估。通过对实施例中的两种杀伤破片进行静爆试验验证，实施例1中的钨合金杀伤破片完整性较好，几乎没有出现破碎现象，而实施例2中的杀伤破片破碎率达到26.5%，与评价结果一致，验证了该评价方法的有效性。

Claims (2)

1.一种基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：
步骤一，静态力学性能实验：
对杀伤破片进行静态力学性能实验，当静态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行动态力学性能实验，当静态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破片不符合完整性要求；
步骤二，动态力学性能实验：
对杀伤破片进行动态力学性能实验，当动态力学性能实验结果满足完整性要求，则进行层裂实验，当动态力学性能实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破片不符合完整性要求；
步骤二中，所述的动态力学性能实验的实验装置为分离式霍普金森压杆，分离式霍普金森压杆的工作过程为：子弹在高压气体驱动下以一定速度撞击入射杆左端部，在入射杆中形成直接入射压缩压力波，通过应变片记录应变，入射波压缩杀伤破片后产生反射应力波以及透射应力波，分别通过应变片记录为/>和/>，最右端吸收杆的作用是吸收透射应力波，减少应力波多次反射带来的误差；于是根据应变片记录得到的/>、/>和/>，以及杆中的弹性波波速c，杆截面面积A，杆弹性模量E，杀伤破片初始厚度/>以及截面面积A 0，通过式Ⅱ～式Ⅳ能够计算获得杀伤破片的动态力学性能相关参量，包括应变率/>、应变/>和应力/>：
式Ⅱ
式Ⅲ
式Ⅳ
式中，t为时间；
从而获取杀伤破片在102～104s-1应变率范围内的动态应力应变曲线，以及强度极限和断裂应变，当杀伤破片强度极限大于，断裂应变大于/>时，判定该杀伤破片满足动态力学性能要求，继续进行层裂实验，其中，/>为强度极限设定值，/>断裂应变设定值，若不满足则直接判定杀伤破片无法满足在爆轰加载下的完整性要求；
步骤三，层裂实验：
对杀伤破片进行层裂实验，当层裂实验结果满足完整性要求，则判定杀伤破片符合完整性要求，当层裂实验结果不满足完整性要求，则判定杀伤破片不符合完整性要求；
步骤三中，所述的层裂实验的装置由轻气炮、弹托、飞片、样品、测速系统和回收舱组成，飞片与样品为圆柱形薄片，直径均为Dmm，飞片厚为2～4mm，样品厚4～8mm，装置工作过程为：弹托和飞片在轻气炮的驱动下以一定的速度飞向样品，与样品发生碰撞，碰撞后的样品通过回收舱回收，通过激光测速仪测量样品自由面速度，根据式Ⅴ算得样品的层裂强度：
式Ⅴ
式中：
为样品初始密度；
为拉格朗日平均声速；
为自由面速度峰值；
为自由面速度峰值过后的第一个谷值；
于是能够获得样品在104s-1应变率以上的层裂强度，当层裂强度大于时，判定该样品在爆轰载荷作用下能够保证结构的完整性，其中，/>为层裂强度设定值，否则就判定样品无法满足在爆轰加载下的完整性要求。
2.如权利要求1所述的基于静动态力学性能的杀伤破片爆轰加载完整性评价方法，其特征在于：
步骤一中，通过静态力学性能实验，获取给定载荷下杀伤破片的变形率，当杀伤破片变形率小于时，以及杀伤破片表面不出现明显裂纹时，则该杀伤破片的静态力学性能实验结果满足完整性要求，其中，/>为变形率设定值；
步骤二中，当杀伤破片强度极限大于，断裂应变大于/>时，则该杀伤破片的动态力学性能实验结果满足完整性要求；
步骤三中，当层裂强度大于时，则该杀伤破片的样品的层裂实验结果满足完整性要求；
其中：为40%，/>为1.1GPa，/>为0.08，/>为2.4GPa。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105954120A (zh) * 2016-04-26 2016-09-21 中国工程物理研究院流体物理研究所 以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法
CN108253173A (zh) * 2018-02-26 2018-07-06 大连理工安全技术与控制工程研究中心有限公司 一种自动预测寿命和实时更换预警的爆破片安全装置
CN109323917A (zh) * 2018-10-15 2019-02-12 西安交通大学 模拟爆炸冲击波和单个破片复合载荷的实验系统及方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050087088A1 (en) * 2003-09-30 2005-04-28 Lacy E. W. Ordnance device for launching failure prone fragments
RU2491530C2 (ru) * 2011-05-20 2013-08-27 ФГВОУВПО "Пермский военный институт внутренних войск МВД РФ" Способ определения откольной прочности материалов на разрыв при ударных нагрузках

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105954120A (zh) * 2016-04-26 2016-09-21 中国工程物理研究院流体物理研究所 以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法
CN108253173A (zh) * 2018-02-26 2018-07-06 大连理工安全技术与控制工程研究中心有限公司 一种自动预测寿命和实时更换预警的爆破片安全装置
CN109323917A (zh) * 2018-10-15 2019-02-12 西安交通大学 模拟爆炸冲击波和单个破片复合载荷的实验系统及方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
20~#钢动态拉伸断裂行为及其临界损伤度研究;王永刚等;固体力学学报;20081215(第04期);第354-360页 *
Spall experiments for the measurement of the tensile strength and fracture energy of concrete at high strain rates;Harald Schuler et al.;International Journal of Impact Engineering;20050415;第32卷;第1635–1650页 *
动载荷作用下HR-2钢的层裂特性;祁美兰等;武汉理工大学学报;第29卷(第2期);第72-75页 *
唐娇姣等.钨合金破片力学特性与爆轰驱动破碎行为的关联性.火炸药学报.2020,第43卷(第3期),第293-297页. *
李明等.高温及冲击载荷作用下煤系砂岩损伤破裂机理研究.中国矿业大学出版社,2017,第24页. *
爆轰加载下金属锡层裂破碎数值模拟;贺年丰等;爆炸与冲击;20190430;第39卷(第4期);第042101（1-8） *
钨合金破片力学特性与爆轰驱动破碎行为的关联性;唐娇姣等;火炸药学报;第43卷(第3期);第293-297页 *
预制破片与轻质壳体阻抗匹配对破片初速及完整性的影响;周涛等;高压物理学报;20180210(第04期);第139-144页 *

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