MCA方法在模拟弹丸侵彻混凝土中的应用

从运动学的基本原理出发,推导出适于高速侵彻的移动元胞自动机法的计算模型,在模型中采用了位移、应力、体积应变等三开关破坏准则.应用该模型对弹丸侵彻混凝土进行数值模拟,再现了侵彻过程中弹丸的运动及混凝土的飞散、应力波的传播等物理现象.给出的侵彻深度等计算结果与14.5 mm弹道枪所获得的实验结果基本吻合,说明该计算方法可以有效计算和模拟高速侵彻问题.     

卵形头部弹丸对混凝土靶板侵彻的二维数值模拟

采用新发展改进的HVP数值软件，并嵌入含损伤的混凝土本构模型和新的材料单元破坏准则，对卵形弹丸侵彻混凝土靶的过程进行了二维数值模拟，并讨论了有关的计算结果。计算结果和实验结果的良好符合表明，论文中的力学模型、计算方法和数值软件是成功的。     

弹丸在不同速率下斜侵彻混凝土的数值模拟

关于混凝土侵彻的研究一直是一个很活跃的领域,但由于整个侵彻过程时间极短,实验研究很难对侵彻过程进行全面准确的分析。文中利用LS-DYNA3D有限元程序对弹丸在不同速率和着角下侵彻混凝土靶进行了三维数值模拟,得到了侵彻的整个图像和主要数据,分析了速率和着角与侵彻深度及破坏情况之间的关系。研究表明：速率和着角对侵彻深度具有重要影响。     

弹丸侵彻混凝土靶的数值模拟

在数值模拟弹丸侵彻混凝土时,由于混凝土动力学本构模型较多且复杂,使得材料模型及其相关参数的选取成为数值模拟侵彻的难点。鉴于这种情况,在分析对比了Ls-Dyna混凝土材料模型的基础上,给出了各种模型的适用领域,又重点对混凝土Johnson-Homquist模型进行了研究分析,利用灵敏度分析与试验反演修正确定模型参数,在降低试验成本的同时提高了侵彻结果的准确度,利用此方法确定模型参数,模拟了Forrestal的部分侵彻试验。结果表明,此方法简单有效,能够很好的预测侵彻结果。     

弹丸侵彻运动钢板的数值模拟

针对反舰弹丸打击运动目标,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对反舰弹丸侵彻不同组合模式、运动状态钢板的过程进行了数值模拟,分析了钢板的单层厚度、总厚度、运动状态对反舰弹丸侵彻过程的速度、姿态及受力状态的影响特性.数值模拟结果表明,钢板的总厚度是影响弹丸速度变化的主要因素,单层钢板的厚度是影响弹丸姿态和壳体应力状态的主要因素,钢板运动对弹丸速度变化和壳体应力状态的影响相对较小,但对弹丸的姿态影响较大.     

MCA方法在长杆弹侵彻土壤及混凝土复合介质中的应用

介绍了MCA方法的理论基础，并使用该方法对长杆弹侵彻土壤及混凝土复合介质进行二维数值模拟，给出靶板的破坏变形过程，得到了侵彻过程中弹丸速度变化曲线及侵彻深度与着靶速度的关系曲线。数值模拟结果与已有实验现象吻合。     

不同头部形状弹丸高速侵彻混凝土的研究

为了研究着靶速度在1000～2000 m/s时弹丸的运动规律,分别对不同头部形状弹丸高速侵彻混凝土进行研究。介绍弹丸高速侵彻混凝土的研究现状,采用数值模拟方法对其进行研究,阐述高速弹丸侵彻混凝土的数值仿真,分析不同头部形状对弹丸高速侵彻混凝土的影响,并获得弹丸头部形状、着靶速度和侵彻深度的关系。仿真结果表明：当速度范围在1400～1700 m/s时,锥形头部弹丸的侵彻效应要优于其他三者;当速度范围在1800 m/s以上时,卵锥形弹丸由于发生大的磨蚀与变形此时已经失效,并且在此速度范围下,其他3种弹丸的侵彻效应逐渐趋于一致。该研究结果对今后动能弹及半穿甲弹丸的弹形设计具有一定借鉴意义。     

球形头部弹丸侵彻极限深度问题的数值模拟

在基于有限元法中差分包软件LS-DYNA-970的平台上对钢制球形头部弹丸侵彻平面钢板的极限深度问题进行了3-D数值仿真分析,在研究过程中使用了在ALE方法下的Johnson-Cook理论模型,此模型可以在分析受力失效的同时考虑温度变形,由此获得了在不同初速下侵彻极限深度的数值结果。并且在研究中得出了变形体弹丸与刚体弹丸的结果对比关系,分析了由于弹体变形给两者带来的差异。计算结果与文献中的实验数据吻合较好。     

爆炸成型模拟弹丸对水介质侵彻的数值仿真

应用大型有限元分析软件ANSYS／LS-DYNA,对爆炸成型模拟钢弹丸侵彻水介质进行了数值仿真计算,分析了形状和人水速度对弹丸侵彻性能的影响。给出了弹丸水中运动速度衰减规律,为下一步设计能形成较好水下弹道特性和侵彻效果的鱼雷战斗部装药结构提供参考。     

爆炸成型弹丸侵彻相似律的数值模拟研究

利用相似理论分析了爆炸成型弹丸侵彻钢靶过程的相似参数,建立了爆炸成型弹丸侵彻钢靶的相似律关系.在此基础上以球缺型爆炸成型弹丸为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA对满足模拟比的爆炸成型弹丸侵彻钢靶的过程进行了数值模拟.数值模拟结果表明,模拟弹与原型弹的成型符合相似律,其对钢靶的侵彻深度也满足模拟比.因此,侵彻相似律在爆炸成型弹丸侵彻研究中是成立的.     

掘进侵彻弹形与侵彻混凝土深度演绎过程研究

为研究掘进侵彻弹形与深度的演绎过程,运用LS-DYNA动力学软件对不同弹形头部、不同着速下掘进侵彻混凝土过程进行了仿真研究,仿真结果表明:低着速时,带切削刃的钻形掘进侵彻方式可提高侵彻深度; 高着速时,卵形弹更具优势; 旋转速度为70 kr/min时,加载速度为350～500 m/s时,带切削槽的卵形弹能使侵彻深度最大; 在较优加载条件时,切削槽的深度对侵彻深度影响最大,斜度影响次之,切削槽的迎靶面形状对侵彻深度影响最小。试验结果与仿真结果吻合较好。     

动能弹垂直侵彻混凝土靶板的三维数值模拟研究

利用LS—DYNA程序对动能弹垂直侵彻混凝土靶板的过程进行了三维数值模拟。根据模拟结果。分析了侵彻过程各个阶段的物理现象和弹靶作用特征；绘制了不同侵彻初速对侵彻结果的影响曲线，获得了弹体初速对混凝土侵彻的影响规律．可以为混凝土的侵彻研究提供参考依据。计算表明，三维数值模拟方法能够形象显示动能弹垂直侵彻混凝土靶板的细节和初速对侵彻结果的影响情况。     

分段杆高速侵彻混凝土数值模拟研究

针对撞击速度2~6 km/s的理想分段杆的侵彻效应,采用数值模拟方法对其进行研究.介绍分段杆式弹研究现状及分段杆侵彻效能数值仿真并进行分析,获得分段杆侵彻效能与分段体数目、间隔和撞击速度的关系.计算结果表明,分段杆能有效提高侵彻深度和效能.     

一种新型头形弹体侵彻混凝土的试验研究

在调研和借鉴国内外相关文献资料的基础上,文中提出一种带小圆柱体头形的新型头形弹体结构,并通过火炮试验对不同头形参数的新型头形弹体在不同侵彻速度条件下对两种靶体强度(9MPa和28.4MPa)的混凝土靶的侵彻性能开展研究,探索新型头形弹体的侵彻机理,初步建立了理论分析模型,并对比了理论分析结果和试验数据,研究表明,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.     

超高强活性粉末混凝土的抗侵彻特性数值仿真研究

为了对比研究活性粉末混凝土与普通钢纤维混凝土的抗侵彻能力,结合试验,采用流固耦合法(ALE)对57 mm半穿甲弹侵彻混凝土靶板进行了数值模拟,数值模拟了混凝土在侵彻作用下的变形及断裂特性.计算结果与实验结果对比表明:钢纤维能有效地增加混凝土的韧性和变形能力,增大混凝土对侵彻弹丸能量的消耗,降低弹丸的剩余速度;活性粉末混凝土较普通钢纤维混凝土具有更高的抗侵彻能力,能更好的抑制裂缝发展.     

动能弹斜侵彻运动装甲目标的数值模拟

利用LS-DYNA3D软件对弹体侵彻运动装甲板进行了数值模拟研究,从弹体剩余速度和靶板破坏程度的角度分析了弹体侵彻运动装甲的能力.得出了弹体速度随时间的变化规律,结果表明,弹体初速度、装甲运动速度及方向、装甲的倾角对弹体的侵彻能力都有很大的影响.