弹体侵彻与贯穿混凝土靶的效应研究

发布时间：2022-08-11 10:45

　　混凝土结构作为防护工程中常见的结构形式,新型混凝土材料发展快速,因此研究弹体与靶体之间的作用行为显得愈加重要和急迫。目前大部分研究工作仍集中于正入射情况,对斜侵彻的弹道研究还不够深入。弹体非正侵彻/贯穿有限厚靶的弹道偏转、靶体背面崩落等问题的研究还不够充分,需要进行更多相关研究。围绕这一主题,采用理论分析、试验研究和数值仿真三者相结合的方法重点开展了弹体对混凝土靶的斜侵彻和正、斜贯穿机理的研究。研究结果可为侵彻体的侵彻能力预估、结构响应分析、结构优化及材料选择提供理论基础。本文的主要研究内容及结论包括:1)弹体斜侵彻（倾角和攻角）半无限厚混凝土靶研究利用应力波表层损伤理论分析混凝土表层开坑区的破坏特性,在应力波反射形成层裂的基础上解释靶面成坑机理,考虑了靶体表面层裂对斜侵彻的影响,结合刚体运动学理论,推导了斜侵彻弹体头部表面的应力公式,从而成功的得到了适合不同着靶姿态的、不同头部形状的弹体侵彻混凝土靶的计算模型。开展了弹体斜侵彻混凝土靶的试验研究,获得了弹体的侵彻深度、偏转角等试验数据,从而对理论模型进行验证。试验结果与理论计算吻合较好,验证了基于层裂机理的斜侵彻模型的可靠性。2)弹体... 

【文章页数】：157 页

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 钻地弹与混凝土的研究现状及发展趋势
        1.2.2 研究方法简述
        1.2.3 弹体非正侵彻混凝土靶的弹道研究
    1.3 本文研究的主要问题、手段和主要内容
2 刚性弹体斜侵彻半无限厚混凝土靶分析
    2.1 引言
    2.2 无攻角下的斜侵彻模型
        2.2.1 开坑过程
        2.2.2 斜侵彻模型
        2.2.3 试验研究
        2.2.4 试验验证与分析
    2.3 带攻角的斜侵彻模型
        2.3.1 基本假设
        2.3.2 弹体运动微分方程
        2.3.3 侵彻阻力分析
        2.3.4 侵彻方程的求解与分析
        2.3.5 编程计算与结果分析
        2.3.6 试验验证
    2.4 基于不同头部形状的弹体侵彻混凝土的终点弹道研究
        2.4.1 斜侵彻深度的预测模型
        2.4.2 试验验证
        2.4.3 结果分析
    2.5 本章小结
3 斜侵彻过程中的偏转影响因素分析及跳弹研究
    3.1 引言
    3.2 弹体结构对斜侵彻弹道偏转的研究
        3.2.1 弹头部形状及斜侵彻主控参量分析
        3.2.2 弹体结构对斜侵彻弹道的影响
    3.3 弹道偏转的其他影响因素分析
        3.3.1 仿真模型
        3.3.2 仿真结果
    3.4 弹体斜侵彻混凝土靶的跳弹规律分析
        3.4.1 跳弹现象的机理分析
        3.4.2 跳弹现象的试验研究
        3.4.3 跳弹的数值模拟
        3.4.4 跳弹影响因素的正交试验分析
    3.5 本章小结
4 刚性弹体贯穿有限厚混凝土靶分析
    4.1 引言
    4.2 刚性弹体垂直贯穿有限厚混凝土靶分析
        4.2.1 贯穿过程的分阶段描述
        4.2.2 弹坑的形成与层裂机理
        4.2.3 模型试验
        4.2.4 数值模拟
        4.2.5 经验关系式
        4.2.6 本节结论
    4.3 刚性弹斜体斜贯穿有限厚混凝土靶分析
        4.3.1 斜贯穿过程的分阶段描述
        4.3.2 方向偏转角的推导
        4.3.3 剪切冲塞破坏准则
        4.3.4 仿真验证与分析
    4.4 本章小结
5 刚性弹体侵彻混凝土靶结构的等效研究
    5.1 引言
    5.2 弹体侵彻有界靶的理论分析
        5.2.1 侵彻无约束有界混凝土靶
        5.2.2 侵彻侧面加钢板约束的混凝土靶
    5.3 弹体对圆柱形混凝土靶的数值模拟
        5.3.1 计算模型的建立
        5.3.2 材料模型
        5.3.3 边界影响判别条件
        5.3.4 计算结果
    5.4 等效方法
    5.5 弹体对有周向约束圆柱形混凝土靶的数值模拟
        5.5.1 钢箍厚度固定下的数值模拟
        5.5.2 钢箍厚度变化下的数值模拟
    5.6 边界效应对斜侵彻的影响分析
        5.6.1 数值模拟
        5.6.2 数值模拟结果及分析
        5.6.3 半无限靶的侵彻试验结果分析
    5.7 素混凝土与钢筋混凝土的抗侵彻能力的等效研究
        5.7.1 试验方案
        5.7.2 试验结果分析
        5.7.3 两种靶体的等效研究
    5.8 本章小结
6 结束语
    6.1 本文完成的主要研究内容
    6.2 本文的主要创新点
    6.3 有待进一步研究的问题
致谢
参考文献
作者在攻读博士学位期间撰写及发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于等效原理的板壳结构加强筋设计方法[J]. 陈冬民,王丽娟,陈宗渝,涂晴.  机械科学与技术. 2015(12)
[2]不同头部形状弹体侵彻混凝土靶体的终点弹道参数分析[J]. 彭永,方秦,吴昊,孔祥振,肖云凯.  兵工学报. 2014(S2)
[3]粗骨料种类对刚性弹贯穿混凝土靶剩余速度的影响[J]. 张兆军,王晓鸣,李文彬.  振动与冲击. 2014(07)
[4]高速弹体非正侵彻混凝土靶的弹道偏转实验研究[J]. 王可慧,宁建国,李志康,耿宝刚,周刚.  高压物理学报. 2013(04)
[5]弹丸非正侵彻贯穿混凝土靶实验研究[J]. 李金柱,吕中杰,张宏松,黄风雷.  弹箭与制导学报. 2013(05)
[6]弹丸冲击贯穿有限厚混凝土材料靶板的背面成坑效应[J]. 纪冲,龙源,高振儒,周望远.  振动与冲击. 2013(04)
[7]考虑刚性弹弹头形状的混凝土(岩石)靶体侵彻深度半理论分析[J]. 吴昊,方秦,龚自明.  爆炸与冲击. 2012(06)
[8]高速侵彻混凝土弹体头部侵蚀终点效应实验研究[J]. 武海军,黄风雷,王一楠,段卓平,皮爱国.  兵工学报. 2012(01)
[9]基于正交分析法的边坡稳定影响因素敏感性分析[J]. 靳晓兵,张玉成,杨光华,胡海英.  广东水利水电. 2011(07)
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博士论文
[1]弹体非正侵彻混凝土质量侵蚀与运动轨迹研究[D]. 闪雨.北京理工大学 2015
[2]刚性弹体对混凝土靶的侵彻与贯穿机理研究[D]. 黄民荣.南京理工大学 2011
[3]横向效应增强型侵彻体作用机理研究[D]. 朱建生.南京理工大学 2008
[4]动能弹在不同材料靶体中的侵彻行为研究[D]. 何涛.中国科学技术大学 2007
[5]钢纤维混凝土力学性能和抗侵彻机理研究[D]. 刘永胜.中国科学技术大学 2006
[6]弹靶侵彻动态响应的理论与数值分析[D]. 王政.复旦大学 2005

硕士论文
[1]动能弹非正侵彻弹道性能研究[D]. 康海峰.南京理工大学 2012
[2]弹丸对有界混凝土靶的侵彻研究[D]. 梁斌.中国工程物理研究院 2004



本文编号：3674514