多边形钢管约束混凝土靶抗侵彻机理研究

发布时间：2020-04-21 05:06

【摘要】：钢管约束混凝土具有优良的抗侵彻性能,在防护工程中应用前景广阔。本文在现有圆钢管约束混凝土抗侵彻性能和机理研究的基础上,开展了多边形钢管约束混凝土靶结构单元抗侵彻试验、数值模拟和工程模型研究,揭示了抗侵彻机理,建立了刚性弹侵彻约束混凝土靶工程模型,为约束混凝土在防护结构中的应用提供了重要依据,具有重要的工程应用价值。本文主要创新性工作如下:1、进行了正六边形、正方形和圆形钢管约束混凝土靶抗12.7mm硬芯枪弹侵彻试验,得到了破坏模式和主要损伤参数。结果表明:正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能优于圆形和正方形钢管约束混凝土靶;圆形钢管约束混凝土靶漏斗坑表面裂纹沿圆周均匀分布,混凝土侧面存在主裂纹;多边形钢管约束混凝土靶漏斗坑表面裂纹主要分布在对角线附近,混凝土侧面裂纹密而细;当偏心率小于0.35时,弹着点偏心距对多边形钢管约束混凝土靶的侵彻深度影响较小。2、基于侵彻试验,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,深入研究了钢管约束混凝土靶的抗侵彻机理,重点分析了正六边形钢管壁厚和边长对抗侵彻性能的影响,得到了混凝土和钢管应力的分布规律及影响正六边形钢管约束混凝土靶抗侵彻性能的因素。结果表明:钢管约束混凝土靶存在钢管约束和外围混凝土自约束双重作用;钢管约束效应可分为应力波效应和弹丸扩孔阶段的径向约束效应,且以后者为主;圆形钢管受径向均布压力作用,钢管壁处于简单拉伸状态;多边形钢管壁受不均匀内压作用,钢管壁发生面内拉伸变形和面外弯曲变形;圆形钢管约束混凝土靶的应力沿圆周近似均匀分布,多边形钢管约束混凝土靶在对角线附近形成高应力区,正六边形钢管约束混凝土靶小间距的高应力区提高了约束作用。壁厚和边长同时影响正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能,优化壁厚和边长的匹配可以得到较优的抗侵彻性能,对于本文弹丸,较优的匹配为:边长47.5mm,壁厚3.5mm。3、首次提出粉碎区混凝土采用M-G准则,建立了约束混凝土的动态空腔膨胀模型和相应的刚性弹侵彻约束混凝土厚靶工程模型,分析了约束刚度和扩孔速度对空腔膨胀过程、扩孔压力以及响应模式的影响。结果表明:在一定范围内,增大约束刚度,可有效提高侵彻阻力;工程模型与硬芯枪弹侵彻钢管约束混凝土靶试验吻合较好,侵彻深度最大误差约为16%。
【图文】：

技术路线图,技术路线,侵彻,钢管约束

1.5 本文主要内容及安排本文研究涉及钢管约束混凝土靶侵彻试验、数值模拟和工程模型三方面，研究流程及技术路线如图1.2所示。首先，进行了12.7mm硬芯枪弹侵彻多边形钢管约束混凝土靶结构单元（后文简称为约束混凝土靶）试验；然后，在侵彻试验的基础上，考虑钢管约束混凝土在遮弹结构中的应用，通过数值模拟重点开展了多边形钢管约束混凝土靶抗侵彻机理和正六边形钢管尺寸匹配分析；最后，基于M-G（Modified Griffith）准则，，建立了约束混凝土有限空腔膨胀理论和刚性弹侵彻约束混凝土厚靶工程模型。本文内容安排如下：第一章，绪论。阐述了本文研究背景和意义，从侵彻试验、数值模拟和工程模型三方面对混凝土侵彻问题的研究现状进行了总结，并指出了存在的问题。第二章

自密实,混凝,最小值

性能的影响；C140、T161 和 S213 系列靶含9.06%，主要探讨钢管形状对约束混凝土靶抗规格限制，含钢率略小。每种规格试件分别着靶姿态为中心正入射，着靶速度分别为 60彻速度的影响。试验中射击数量根据试验情每种规格靶至少有一个有效侵彻深度数据。合比密实性和便于工程应用，试件采用自密实混自密实混凝土应用技术规程》（JGJ/T283-2012经试配并测量坍落拓展度（见图 2.1 和表 2.2）示。其中：水泥为 P.O42.5 普通硅酸盐水泥；料为碎石，最大粒径 15mm；减水剂为液体聚粉煤灰质量等级为Ⅱ级；并引入消泡剂以保
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：E95;TU398.9

【参考文献】