异形头部弹体对混凝土靶的侵彻效应研究

发布时间：2022-10-29 15:05

　　提高侵地武器的侵彻能力是世界各国军事科研的重要内容，弹体头部形状是影响侵彻能力的重要因素，研究弹体头部形状对侵彻能力的影响具有重要意义。本文从试验、理论分析和数值计算三个方面研究异形头部弹体以400～600m/s着靶速度正侵彻混凝土靶的特性和规律，探索异形头部弹体减小侵彻阻力和提高侵深的机理。 （1）设计两种异形头部弹体和常规卵形头部弹体，进行正侵彻半无限混凝土靶试验。采用轻气炮试验技术，对半无限混凝土靶进行中低速度侵彻试验，观测了靶体开坑破坏范围、侵彻深度以及弹体的磨蚀、变形和质量损失，对比了常规卵形头部弹体与异形头部弹体对靶体的侵彻破坏等。在400m/s着靶速度段，异形头部弹体的侵彻深度大于常规卵形弹体。在600m/s着靶速度段，三种弹体的侵彻深度基本相同。三种弹体的头部均发生了较为明显的磨蚀，磨蚀程度随距离弹头顶部距离的加大不断减弱，到弹体尾部几乎没有明显的磨蚀现象。异形头部弹体的磨蚀程度均比常规卵形弹体小，且随小圆柱体长度的增加而减小。 （2）提出基于孔隙材料p-方程的混凝土动态空腔膨胀理论。采用p-状态方程描述混凝土材料的压力-体积应变关系，最大拉应力破坏准则描述... 

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
目录
图目录
表目录
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 试验研究
        1.2.2 理论研究
        1.2.3 数值模拟研究
    1.3 主要研究内容
第2章 异形头部弹体侵彻混凝土靶试验
    2.1 试验设计
        2.1.1 试验弹体
        2.1.2 试验靶体
        2.1.3 加载测试装置
    2.2 试验结果
        2.2.1 磨蚀质量
        2.2.2 靶体破坏
        2.2.3 侵彻深度
    2.3 本章小结
第3章 混凝土材料的动态空腔膨胀理论
    3.1 混凝土材料的本构关系
        3.1.1 压力-体积应变关系
        3.1.2 开裂与屈服准则
    3.2 混凝土材料的动态球形空腔膨胀理论
        3.2.1 基本方程
        3.2.2 Hugoniot 间断条件
    3.3 空腔膨胀响应区分析
        3.3.1 弹性区
        3.3.2 开裂区
        3.3.3 压实区
    3.4 数值求解
    3.5 裂纹扩展的最大速度
    3.6 卵形头部弹体侵彻模型验证
        3.6.1 刚性卵形头部弹体的侵彻方程
        3.6.2 算例验证
    3.7 本章小结
第4章 异形头部弹体侵彻混凝土靶的理论分析
    4.1 异形头部弹体侵彻阻力模型
        4.1.1 小圆柱体侵彻阶段
        4.1.2 主弹头开坑阶段
        4.1.3 主弹头完全侵入阶段
    4.2 混凝土力学性能测试
    4.3 理论计算与试验结果对比
    4.4 本章小结
第5章 异形头部弹体侵彻混凝土靶的数值模拟
    5.1 侵彻问题中裂纹的数值模拟方法
        5.1.1 SPH 方法与 Lagrange 侵蚀算法对比分析
        5.1.2 裂纹软化模型对仿真结果的影响
    5.2 异形头部弹体侵彻混凝土靶的数值模拟
        5.2.1 计算模型
        5.2.2 材料模型
        5.2.3 裂纹软化模型
        5.2.4 混凝土模型参数的确定
    5.3 数值模拟结果
        5.3.1 靶体侵深
        5.3.2 靶体应力和裂纹
        5.3.3 异形弹体头部形状对主弹头应力的影响分析
    5.4 异形头部弹体侵彻减阻机理讨论
    5.5 本章小结
第6章 总结
    6.1 全文总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]弹丸撞击下花岗岩靶破坏效应实验与数值分析[J]. 王海兵,寿列枫,张建鑫,田宙,欧卓成,周刚.  岩石力学与工程学报. 2014(02)
[2]混凝土Johnson-Holmquist本构模型关键参数研究[J]. 熊益波,陈剑杰,胡永乐,王万鹏.  工程力学. 2012(01)
[3]A spherical cavity expansion model for penetration of ogival-nosed projectiles into concrete targets with shear-dilatancy[J]. Tao He·He-Ming Wen·Xiao-Jun Guo CAS Key Laboratory for Mechanical Behavior and Design of Materials,University of Science and Technology of China,230027 Hefei,China.  Acta Mechanica Sinica. 2011(06)
[4]静态旋转侵彻混凝土力学仿真与实验研究[J]. 潘绪超,何勇,何源,赵晓宁.  南京理工大学学报. 2011(03)
[5]旋转助推钻地弹侵彻混凝土靶试验研究[J]. 潘绪超,何勇,何源,赵晓宁.  固体火箭技术. 2011(02)
[6]混凝土HJC、RHT本构模型的失效强度参数[J]. 张若棋,丁育青,汤文辉,冉宪文.  高压物理学报. 2011(01)
[7]弹体垂直侵彻岩石的理论近似解[J]. 李巧生,宋华,王明洋,徐小壮.  解放军理工大学学报(自然科学版). 2010(03)
[8]新型头形弹体对混凝土的侵彻[J]. 孙传杰,卢永刚,张方举,李会敏.  爆炸与冲击. 2010(03)
[9]高速长杆弹侵彻半无限混凝土靶的理论分析[J]. 李志康,黄风雷.  北京理工大学学报. 2010(01)
[10]新型头形弹体对混凝土的侵彻效能[J]. 孙传杰,卢永刚,张方举,李会敏.  弹道学报. 2009(04)



本文编号：3697910