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发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标 题: 美国对前苏联侵彻力学研究状况分析评估
发信站: 紫 丁 香 (Thu Oct 14 18:53:50 1999), 转信
美国对前苏联侵彻力学研究状况分析评估
近年来，美国的外国应用科学评论中心组织6位国际上著名的美国专家，以前苏联80年代
以来公开的数百篇专业文献为依据，对前苏联在侵彻力学的研究现状进行分析评估。该
分析报告反映了前苏联在侵彻力学研究方面的总体水平、美苏差异及潜在的技术突破和
可能合作的领域。
技术水平大致相当
对前苏联的侵彻力学和超速碰撞研究的评论涉及到5个领域，即超速侵彻能力、在目前侵
彻速度上的侵彻力学实验、分析侵彻力学、高速碰撞和侵彻的材料响应及侵彻机理的数
值模拟。美国分析认为，在这些领域内，前苏联的总体研究技术水平大致与西方国家相
当，但在研究途径、方法上存在差异，沿着不同的发展途径，在不同领域内各有优势。
1. 侵彻力学和高速碰撞研究是以武器发展为支撑。但与美国相比，前苏联趋于开展
更广泛、更多的合作研究，并形成更大更完整的数据库。
2. 在上述领域内，前苏联更注重陶瓷脆性断裂、动态粘滞性及膨胀理论研究，而美
国尚未开展“协合机理”研究，但苏联已在进行。
3. 在数值模拟方面，前苏联着重物理模型研究，而美国更注重利用大规模计算机进
行定量模拟。这或许反映前苏联计算机储存能力和超级计算机的缺乏。
贫乏的计算机能力
分析认为，由于二次大战后，西方注重计算机能力的开发，现在能够对冲击波载荷条件
下材料、结构的行为进行大规模计算，从而开发新武器概念，并使武器效应更佳化。而
前苏联直到80年代初仍然严重缺乏计算能力，也就阻碍了它在冲击波传播和断裂方面的
研究，尤其是涉及三维问题的研究。前苏联在计算侵彻力学方面研究明显受美国有限元
计算成果的影响，在该领域内，它是跟在美国后面的。但在侵彻和断裂研究的某些方面
，尤其是在材料破坏的领域内，前苏联的物理模型不同于美国的且要先进些。
各具特色的实验能力
分析认为，美苏在实验技术方面各有特点。美国早期采用炸药产生高压(10～50千兆帕)
。60年代，发展了单级、双级轻气炮，压力范围 1～600千兆帕，并且能很好地控制压力
和波形。同时利用诸如激光干涉仪、闪光X射线仪、材料应力仪，提供精确测量，足以验
证描述材料行为的新模型。
前苏联在50年代后期仍继续发展炸药技术。到60年代，其炸药驱动系统能将飞靶加速到
15公里/秒以上速度，压力达到1000千兆帕，从而在某些领域内超过美国，前苏联获得的
压力高于美国轻气炮产生的压力。而且，尽管在火炮上的试验次数在不断增加，但在前
苏联研究中，炸药加速技术仍然发挥着重要作用。
分析认为，美苏均在实验开发各种类型的电磁发射装置，以获得高于轻气炮的速度。现
在质量为克量级的弹丸速度可达7.4公里/秒，并且继续努力试图取得速度突破。
在冲击波和侵彻参数用测量仪器设备和诊断技术方面，前苏联已达到西方技术标准。前
苏联使用锰铜压电电阻应力仪测量冲击波形，可变电容传感器测量受冲击试杆的自由表
面运动。近些年也用激光干涉仪。而美国则主要采用如激光干涉仪、压电仪、电磁仪及
其它波形测量装置完成参数测量。
前苏联已利用上述实验能力建立各种压力范围内的状态方程库，包括多孔材料的状态、
波形状态方程。这是十分有价值的，因为许多侵彻和超速碰撞的研究是与所用的状态方
程、本构模型、崩落与断裂强度合适与否密切相关的。
强有力的分析、理论能力
前苏联在侵彻基本现象研究上作出了巨大努力并已经取得了一些惊人的有用的理论成果
。这些理论往往是以新颖的分析方法为基础的。这样，前苏联也开展了一些新的学科领
域研究，如可变形介质的协合机理。该学科将建立高速率流变与耗散结构的扰动断裂本
质间的相互关系。但某些西方国家研究的重要课题(如材料因绝热剪切带引起的破坏) 却
被忽视了。
前苏联正在研究的“超深侵彻”理论已成为一个新的理论热点。在该理论中，微观级的
硬粒子以每秒几公里的速度侵入靶内，其侵入深度大大高于普通开坑理论预测的数值。
在模拟陶瓷侵彻方面前苏联提出了“失效波”新概念。根据该概念，当弹丸
速度超过或低于失效波速时，则出现两种不同的侵彻模式(不被侵彻或被侵彻)。分析认
为，这一研究成果对于美国陶瓷装甲研究有重要的促进作用。
潜在的技术突破
分析认为，尚未见到前苏联在侵彻力学方面有重大突破进展。但是，在某些方面已经显
露出前苏联将会取得潜在突破。这些方面是脆性材料(主要是陶瓷)的侵彻模型、粒子超
深侵彻理论及极高速度的电磁发射装置。
可能的合作领域
分析认为，在促进美国侵彻力学研究能力提高的前提下，双方之间可以开展合作研究。
这些潜在的合作领域是：
1. 美国目前没有或很少开展的领域，即双方在侵彻力学研究的不同处开展合作。如炸药
驱动装置、材料模型、协合概念、超深侵彻、高压状态方程计算机数据库、电磁装甲、
电磁炮管及制造技术、各种实验诊断技术等。
2. 不一定独特但能容易地增加美国能力的领域，如炸药驱动装置、编程用数值破坏模型
、电磁装甲、电磁炮管及制造技术、统计断裂模型、计算机塑性模型、高级变形理论、
陶瓷高速侵彻理论等。
3. 数据库或物理模型，以优化或补充美国的数据库或模型，如电磁技术、状态扩展方程
、高压状态方程计算机数据库、各种实验诊断技术、崩落数据及波形数据等。
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没有比脚更长的路。
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