基于细观建模的电子束预控弹体破裂机理数值研究*

邱 浩，蒋建伟，门建兵，王树有，李 梅

（北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京 100081）

电子束弹体预控技术是一种无需像机械刻槽一样削减弹体的新型预控破片成型技术，具有提高弹丸破片杀伤威力和保证结构强度的优点，在高膛压制导炮弹战斗部上具有极广泛的应用前景。

受电子束扫描弹体区的域材料强度会发生变化，这将对弹体破碎产生直接影响，破片成型与电子束扫描区域的破裂密切相关，破裂机理决定了弹体破裂后形态，继而决定预控破片的形状与质量，最终影响战斗部的威力。研究电子束预控弹体破裂机理，有助于了解电子束预控弹体破裂行为，对电子束预控破片成型控制与破片设计具有重要意义，需要加以详细研究。目前的研究主要集中在实验方面，文献[1-4]对激光束、电子束等加工试件开展了冲击断裂试验或静态拉伸试验，对扫描区域微观组织与断口形貌进行了观察和硬度测试，扫描后的区域材料发生了显著变化，断裂发生在扫描区域。文献[5-10]通过对40CrMnSiB、40Cr、93W 等材料弹体进行电子束加工，开展了扇形靶和破片回收实验，结果表明弹体在电子束扫描区域断裂，获得了良好的预控效果。由于试验手段不能直接观察到弹体的破裂过程，难以直观呈现弹体的破裂机理。计算机数值模拟作为重要的研究手段，能够展现出弹体裂纹扩展过程及破坏形态，并反映出弹体的断裂破坏机理。对于电子束等高能束的数值模拟，学者们开展了一些研究并取得成果[11-12]。……