刻槽弹体旋转侵彻混凝土效应试验研究

为研究刻槽弹体旋转侵彻混凝土靶的侵彻性能,利用14.5 mm滑膛枪发射平台,进行了非旋转的卵形弹体与刻槽弹体侵彻砂浆混凝土靶试验研究,同时利用14.5 mm线膛枪发射平台,进行了旋转的卵形弹体和刻槽弹体侵彻砂浆混凝土靶和石灰石混凝土靶试验研究。两种发射平台对比试验结果表明：采用卵形弹体头部刻槽和旋转侵彻的方法,使对混凝土目标的破坏从单一的挤压破坏变为挤压与环向剪切联合作用的破坏模式,达到了减少轴向阻力和提高侵彻威力的作用;相比于砂浆混凝土靶,石灰石混凝土靶具有较强的抗侵彻能力。     

约束混凝土靶的准静态柱形空腔膨胀理论

针对射弹侵彻约束混凝土靶问题,基于Hoek-Brown(H-B)准则,建立了径向受弹性约束的有限混凝土介质准静态柱形空腔膨胀模型,得到了各种响应模式下的扩孔压力和响应模式转换条件,分析了扩孔过程以及约束效应对扩孔压力和侵彻阻力的影响。结果表明:约束混凝土靶的扩孔压力在扩孔过程中不断变化,约束刚度对响应模式和扩孔压力有显著影响;增大约束刚度可有效提高约束混凝土靶的侵彻阻力,约束混凝土靶的侵彻阻力可比半无限靶提高50%以上。     

考虑剪胀效应的混凝土动态球形空腔膨胀理论

在考虑混凝土的压缩和扩容特性条件下,建立了动态球形空腔膨胀理论,其中完整的靶体响应为密实区-扩容区-开裂区-弹性区,在扩容区采用扩容方程。基于上述理论得到了空腔表面应力与膨胀速度的表达式,使用侵彻方程计算不同工况的侵彻深度并与试验值作对比,同时对混凝土强度参数和压缩系数对弹体侵彻深度的影响规律进行研究。结果表明：该模型可以较好预测侵彻深度,具有一定的合理性;混凝土强度参数中压力硬化系数对侵彻深度的影响较大,随着弹体初速度增大应考虑混凝土材料的剪切饱和性质;随着压缩系数不断减小,混凝土材料由压缩转为膨胀状态,导致空腔表面应力增加,侵彻深度降低。     

带直槽弹体对混凝土靶体的侵彻机理分析

文中就一种新型结构弹体即带排屑槽的弹体,基于球形膨胀及动能守恒理论,建立了带槽弹体垂直侵彻混凝土靶的动力学方程,并研究了带槽弹体和混凝土相互作用规律,对比了带槽弹体与普通弹体对混凝土靶的相互作用,通过理论分析计算,得出在600~1 000 m/s的速度范围内,带槽弹体侵彻效果优于无槽弹体,且与弹体预制刻槽数成正比。文中研究结果可为新型侵彻战斗部的设计提供参考依据。     

湿饱和混凝土抗侵彻性能分析

混凝土侵彻弹靶相互作用是一种剧烈的动力学过程,但现有空腔膨胀模型用于混凝土侵彻工程计算时,引用的靶材料参数全为混凝土的静态力学特性参数,这必然会导致理论计算结果与工程实际的偏离.为提高混凝土侵彻工程计算预估精度,依据湿饱和混凝土的SHPB试验结果,在柱形空腔膨胀模型的基础上,考虑混凝土的动态响应特性,进行湿饱和混凝土侵彻深度工程计算,结果表明,其抗侵彻性能略优于正常状态.     

弹头形状对侵彻多层靶弹道的影响

为了提高侵彻弹斜侵彻多层混凝土靶过程弹道稳定性,提出了头部刻槽形弹体结构和尖卵形弹体结构设计。基于LS?DYNA软件开展数值模拟计算,并进行了两种弹体侵彻10层混凝土靶试验。研究表明:在侵彻单层混凝土薄靶的过程中,随初始攻角增大弹体姿态偏转角度增大,刻槽形弹体相对尖卵形弹体姿态偏转相对较小。对比侵彻10层混凝土靶试验结果,刻槽形弹体相对尖卵形弹体可显著减少弹体偏转姿态,具有较好的侵彻弹道稳定性。     

基于变分法原理的侵彻弹体头部形状优化设计

针对刚性弹体侵彻半无限混凝土靶,利用量纲分析方法分析了介质阻力的基本形式,比较了几种经验模型的阻力规律。基于空腔膨胀理论分析了弹头形状对弹体受力的影响,以平滑弹体过载为目标,利用变分法的基本原理分析了不考虑摩擦力影响时弹头形状函数的优化形式,并与几种常用弹头形状函数进行了比较。基于LS-DYNA 3D的数值模拟计算结果显示具有优化函数头部形状的弹体侵彻过载可有效降低,有利于改善弹体受力状态和提高弹体侵彻性能。     

钨杆弹高速侵彻陶瓷靶的理论分析

陶瓷材料由于具有硬度高,抗压强度高,低密度等优良的力学性能,被经常用作抗冲击的防护材料.当弹体高速冲击陶瓷靶时,在撞击表面产生一很强的压缩波,使陶瓷局部被破坏形成碎块,随着弹体的进一步侵彻,最终在弹头部附近产生一破碎区.本文即考虑了陶瓷的破碎,基于球型空腔膨胀理论求出了A-T模型中的靶体强度参数Rt,利用A-T模型求出了钨杆弹以1.5～4.5km/s撞靶时的侵彻深度,并与试验结果进行了比较.     

考虑侵蚀效应的卵形弹丸侵彻混凝土介质模型研究

建立同时考虑弹丸质量损失和头部钝化的迭代计算模型,在弹体和靶体参数已知的条件下可以预测侵彻深度、质量损失、头部形状变化以及过载等侵彻相关物理量。通过对侵彻实验数据的验证分析,提出了一种考虑混凝土骨料硬度与弹体材料硬度比值的侵蚀修正系数,修正后的模型对侵蚀的计算精度增加明显。在修正后的模型基础上,对常用的Forrestal经验阻力公式中的静态阻力项进行修正,新的静态阻力项更加精确地反映了有侵蚀效应的弹丸侵彻混凝土的静态阻力。实验和模型对比发现:骨料硬度和弹体硬度的比值与弹丸质量损失率呈线性关系。     

某型动能侵彻战斗部典型头部形状对侵彻性能影响

应用空腔膨胀理论建立了尖锥形、尖卵形和抛物线形三种典型头部形状动能侵彻战斗部侵彻半无限混凝土的动力学方程,并对三种典型头部形状的动能侵彻战斗部侵彻半无限混凝土进行了数值仿真计算。基于仿真计算结果对三种典型头部形状战斗部对半无限混凝土的侵彻深度和侵彻过载性能进行了对比分析,得到了三种典型头部形状对动能侵彻战斗部侵彻性能的影响规律。     

弹丸垂直侵彻土壤混凝土复合介质的理论分析模型

针对土壤混凝土复合介质,采用Ｅｕｌｅｒ方法提出了一种考虑土壤,混凝土交界面效应的球形空腔膨胀理论,建立了弹丸垂直侵彻土壤混凝土复合介质的侵彻模型,结合实例将模型计算结果同质量２．４ｋｇ,弹径５０ｍｍ,撞击速度４５６ｍ／ｓ的弹丸垂直侵彻土壤混凝土复合介质试验结果进行了对比分析。     

刚性弹丸对混凝土靶的垂直侵彻研究

假定弹体为刚体，利用空腔膨胀理论计算了刚性弹丸垂直侵彻靶板时的侵彻阻力，并以卵形弹为例根据牛顿定律得到了只含有2个无量纲参数的侵彻深度表达式，并与实验结果进行比较，二者吻合良好。     

新型头形弹体对混凝土的侵彻效能苘

针对一种带小圆柱体头形的新型弹体结构,将数值模拟和侵彻试验相结合,研究了不同头形参数的新型头形弹体在不同侵彻速度条件下对9 MPa和28.4 MPa 2种混凝土靶的侵彻机理和侵彻效能.研究结果初步表明,新型头形弹体侵彻混凝土不会出现开孔扩大效应,头部小圆柱先期侵彻,有利于弱化弹体侵彻路径周围介质的强度.初步判断,新型头形弹体在一定头形结构参数条件下的侵彻性能优于常规卵形头形弹体.     

弹头形状对高速侵彻效应的影响

对60 mm口径的尖卵型和双弧线型弹体进行高速侵彻素混凝土靶试验,弹体撞击速度为800～1 400 m/s。试验结果表明,在所研究的速度范围内,弹体侵彻深度随着靶速度呈线性增加的趋势,弹体质量侵蚀小于5%,可近似认为刚性弹侵彻。在空腔膨胀理论基础上,通过建立尖卵型和双弧线型弹头部形状函数,分析了2种不同弹头形状弹体的受力情况,建立了阻力模型,数值求解了弹体的侵彻深度。理论计算结果与试验结果吻合较好,分析结果表明,弹体质量、着靶速度、靶体一致的条件下,双弧线型弹体的侵彻能力比尖卵型高约9%。     

弹体高速侵彻两种强度混凝土靶的对比研究

随着武器系统打击能力的不断提升,高强度混凝土被越来越多地应用到防护设施中。为研究弹体侵彻高强度混凝土的现象和规律,进行了弹体高速侵彻C60高强度混凝土的试验,并与已开展的弹体高速侵彻C35普通强度混凝土试验结果进行对比。采用基于空腔膨胀理论的计算方法、经验侵彻公式法和节点回退法等方法对两组试验中的弹体侵彻深度、弹体侵蚀进行了分析。计算和试验结果表明：相比于弹体侵彻C35混凝土试验,相同速度下侵彻C60混凝土弹体的过载约为其1.8倍,侵彻深度为其52%;C60混凝土靶表面破坏更大,表明随着强度的提高混凝土脆性变大;在骨料切削影响条件相同情况下,侵彻C60混凝土弹体的侵蚀更大,表明高强度混凝土的砂浆对弹体侵蚀作用变大。     

弹体高速侵彻超高性能混凝土靶机理

为研究弹体高速侵彻超高性能混凝土的现象和规律,对钢纤维体积分量为1.0％的C120超高性能混凝土和钢纤维体积分量为2.5％的C160超高性能混凝土开展准静态单轴压缩试验、劈裂抗拉试验和弹体高速侵彻试验.采用修正的美国国防研究委员会(NDRC)经验公式和量纲分析得到的经验公式,对侵彻超高性能混凝土试验中的弹体侵彻深度进行...