卵形头部动能弹高速侵彻钢筋混凝土机理研究

发布时间：2022-10-30 20:09

　　动能弹侵彻素/钢筋混凝土的研究是世界各国军事科研近20年来在深钻地武器研究领域中的重要课题,随着工事目标的坚固化和地下化,对钻地武器的设计要求也就越来越高。为了能攻击到深层工事目标,钻地弹需要更大的着靶动能,随着研究重点由低速向高速的转移,需对高速侵彻机理进行深入地研究。本文采用半经验半理论分析、试验研究以及数值模拟三种研究手段,对侵彻速度在800～1400m/s范围内的尖卵形弹丸高速侵彻素/钢筋混凝土的物理过程中存在的力学问题进行了深入系统地研究,主要研究内容和结论如下:（1）提出了一种基于混凝土盖帽模型的球形动态空腔膨胀模型,采用一般形式的状态方程和屈服准则描述混凝土材料的动态力学特性,获得了通用的混凝土球形空腔膨胀模型的动态响应表达式。新空腔膨胀模型中考虑了混凝土介质高压体积屈服软化效应,依据本文考虑高压体积屈服软化效应的空腔膨胀模型,推导并获得空腔膨胀速度与空腔表面径向应力表达式（即侵彻问题中的阻力函数表达式）,并依据阻力函数,基于微分面力法建立计算侵彻深度的迭代计算模型。为了验证阻力函数在高速侵彻条件下的适用性,利用次口径发射技术,开展了 60mm直径和125mm直径卵形弹丸... 

【文章页数】：168 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 动能侵彻战斗部的侵彻速度分区
        1.2.2 侵彻混凝土研究方法进展
        1.2.3 高速侵彻混凝土研究现状分析
    1.3 本文主要研究内容
2 基于盖帽模型的混凝土介质的侵彻阻力研究
    2.1 引言
    2.2 基于盖帽模型的混凝土模型的动态空腔膨胀理论模型
        2.2.1 球形动态空腔膨胀理论基本方程
        2.2.2 混凝土三段式状态方程
        2.2.3 基于盖帽剪切屈服面的混凝土屈服准则
        2.2.4 动态空腔膨胀理论的数值计算方法及计算结果分析
        2.2.5 侵彻阻力计算结果与分析
        2.2.6 屈服准则对阻力函数的影响
    2.3 侵彻阻力函数的验证分析
        2.3.1 深侵彻预测模型的建立
        2.3.2 半无限靶高速侵彻试验
        2.3.3 侵彻阻力的验证
    2.4 半无限靶侵彻的影响参数分析
    2.5 本章小结
3 混凝土介质靶背自由面对侵彻影响与贯穿模型研究
    3.1 引言
    3.2 基于无网格方法的混凝土贯穿响应的数值模拟
        3.2.1 数值计算方法
        3.2.2 材料参数的选取
        3.2.3 贯穿数值模拟验证与分析
    3.3 靶背自由面对侵彻响应影响
        3.3.1 有限厚度靶侵彻试验
        3.3.2 贯穿试验数值模拟
    3.4 考虑自由面影响的侵彻模型
        3.4.1 考虑自由面的阻力模型
        3.4.2 贯穿工程解析模型
        3.4.3 模型验证及分析
    3.5 本章小结
4 弹体侵彻钢筋混凝土的侵彻模型以及钢筋影响研究
    4.1 引言
    4.2 弹体垂直侵彻钢筋混凝土靶的工程解析模型
        4.2.1 钢筋与弹体的相互作用关系
        4.2.2 钢筋对弹丸阻力模型
    4.3 卵形弹丸高速侵彻不同配筋率钢筋混凝土试验研究
        4.3.1 试验方案
        4.3.2 试验结果与分析
    4.4 理论模型验证分析
        4.4.1 理论与试验结果对比分析
        4.4.2 撞击点位置对侵彻的影响分析
    4.5 本章小结
5 弹体质量损失和头部钝化模型及其影响研究
    5.1 引言
    5.2 两种弹径弹丸材料的金相分析
        5.2.1 两种弹径弹丸侵彻试验基本情况及试样制备
        5.2.2 弹丸表面金相分析
        5.2.3 微观分析结果
    5.3 卵形弹丸高速侵彻混凝土介质弹丸侵蚀模型
        5.3.1 弹丸运动方程
        5.3.2 质量损失模型
        5.3.3 头部形状演化模型
        5.3.4 迭代算法
    5.4 模型与试验对比及分析
        5.4.1 骨料和弹体硬度影响
        5.4.2 弹体强度影响
    5.5 基于试验结果的头部形状演化模型
        5.5.1 侵蚀后弹丸外部轮廓3D扫描分析
        5.5.2 新头部演化模型
        5.5.3 新头部演化模型计算结果及分析
    5.6 本章小结
6 混凝土粗骨料对弹丸侵彻阻力影响研究
    6.1 引言
    6.2 混凝土细观模型的建立
    6.3 颗粒流离散元计算原理
    6.4 细观参数的确定
        6.4.1 单轴压缩
        6.4.2 双轴压缩
        6.4.3 巴西劈拉
    6.5 混凝土细观成分对宏观压缩性能的影响
    6.6 细观模型下的侵彻阻力
        6.6.1 侵彻阻力计算方法
        6.6.2 侵彻阻力计算结果
        6.6.3 弹径对侵彻阻力的影响
        6.6.4 考虑骨料影响的阻应力修正公式
    6.7 小结
7 结束语
    7.1 全文总结
    7.2 本文的创新点
    7.3 今后研究的发展方向
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于盖帽模型的混凝土动态球型空腔膨胀模型和侵彻阻力分析[J]. 刘志林,孙巍巍,王晓鸣,冯君.  兵工学报. 2015(12)
[2]混凝土冲击劈拉实验与细观离散元数值仿真[J]. 秦川,武明鑫,张楚汉.  水力发电学报. 2013(01)
[3]大质量高速动能弹侵彻钢筋混凝土的实验研究[J]. 汪斌,曹仁义,谭多望.  爆炸与冲击. 2013(01)
[4]钻地弹战斗部技术特点及发展趋势[J]. 张立杰,梁增友,马林.  机械. 2012(04)
[5]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)
[6]弹丸对混凝土中钢筋结构侵彻效应研究[J]. 穆朝民,任辉启.  兵器材料科学与工程. 2011(06)
[7]国外反卫星武器发展现状及趋势[J]. 何兵,刘刚,高江,王虹,赵鹏涛.  飞航导弹. 2011(10)
[8]基于背景网格的混凝土细观力学预处理方法[J]. 秦川,郭长青,张楚汉.  水利学报. 2011(08)
[9]高速侵彻混凝土弹体的形状演化模拟[J]. 何丽灵,陈小伟.  力学学报. 2011(04)
[10]弹丸对钢筋混凝土中钢筋交汇处侵彻效应研究[J]. 穆朝民,任辉启.  高压物理学报. 2010(05)

博士论文
[1]高速侵彻混凝土弹体的质量侵蚀机理研究[D]. 钱飞.北京理工大学 2015
[2]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
[3]弹丸撞击下钢筋混凝土结构的安全计算与评估[D]. 咸玉席.中国科学技术大学 2014
[4]高速侵彻混凝土弹体的动力学行为研究[D]. 何丽灵.中国科学技术大学 2012
[5]高速弹体对混凝土侵彻效应研究[D]. 赵晓宁.南京理工大学 2011
[6]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
[7]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

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]钻地弹土中弹道影响因素的数值模拟研究[D]. 周燕.南京理工大学 2009



本文编号：3699405