钢管约束混凝土抗侵彻机理的数值模拟

基于侵彻试验,运用LY-DYNA软件,有限元法和光滑粒子法相结合,采用混凝土连续帽盖模型,对12.7 mm穿甲弹侵彻小直径钢管约束混凝土厚靶机理进行了数值模拟研究。研究表明:数值模拟结果与侵彻试验吻合较好,可较好地反映钢管约束混凝土靶核心混凝土侧面环向裂纹;钢管对核心混凝土的约束作用主要发生在弹丸扩孔过程;核心混凝土侧面环向裂纹的形成是入射压缩波与靶体背面反射拉伸波及钢管约束效应共同作用的结果;钢管约束混凝土靶的抗侵彻能力优于无钢管约束混凝土靶。     

钢纤维混凝土遮弹层抗弹丸侵彻效应试验研究与分析

钢纤维混凝土遮弹层抗常规武器侵彻效应问题,是防护工程界亟待解决的一个崭新课题。为研究这种新型防护材料的抗侵彻性能,利用Φ12.7mm弹道炮-测速靶系统对混凝土及钢纤维混凝土进行了弹道冲击对比试验,获得了弹丸着靶速度及对应的最大侵彻深度、弹坑直径、靶体破坏形态等试验参数,并利用高速摄影系统记录了靶体的动态破坏过程。针对现有经验公式均不能反映钢纤维混凝土材料高韧性影响的不足,引入钢纤维混凝土材料韧度R,对试验数据进行了回归分析,导出了侵彻深度工程计算公式。计算结果与试验数据对比表明,预估公式计算精度较高,公式中相关参数简单易于确定,且能反映钢纤维混凝土的高强高韧性特点,在实际工程应用中具有重要的参考价值。     

基于有限元与光滑粒子耦合的弹丸挤进过程分析

基于有限元（FEM）与光滑粒子（SPH）耦合算法,建立弹丸身管耦合系统动力学模型。通过对某大口径火炮弹丸挤进过程进行数值模拟,弥补弹丸挤进过程有限元分析方法无法有效模拟弹带大变形缺陷,成功模拟出弹丸挤进阶段弹带塑性流动过程,在此基础上深入研究弹带的应力应变变化规律。分析弹丸初始装填角、弹炮间隙、弹丸装填不到位等因素对挤进过程中弹丸动力响应影响。结果表明,仿真与实弹射击的弹带变形一致性较好。     

正六边形钢管约束混凝土靶抗侵彻机理的数值模拟

钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能优于无约束混凝土靶。为了揭示钢管形状对抗侵彻机理的影响,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,采用有限元-光滑粒子法,对比分析了正六边形和圆形钢管约束混凝土靶的侵彻过程和约束机理。结果表明:钢管对混凝土的约束效应可以分为应力波效应和弹丸扩孔阶段限制混凝土径向位移效应,且以后者为主;钢管形状对靶中应力和钢管变形均有影响。弹丸中心入射时,圆形钢管受径向均匀压力作用,应力沿圆周近似均匀分布,钢管壁处于简单面内拉伸状态;六边形钢管壁受不均匀内压作用,钢管壁产生面内拉伸变形和面外弯曲变形,角部向内弯曲变形增加了对混凝土的约束作用,并在对角线附近形成了高压力区,从而增大了侵彻阻力,提高了抗侵彻性能。     

弹体侵彻刚玉块石混凝土的理论分析模型

根据弹体侵彻刚玉块石混凝土后破坏、变形特征,在Taylor理论的基础上,建立了变形弹体侵彻刚玉块石混凝土靶体的理论分析模型.通过Rang-Kutta法数值解,得到了弹丸侵彻刚玉块石混凝土靶体过程中弹体尾部的位移时程、速度时程和侵彻深度计算公式,计算结果与试验数据吻合良好.     

钢纤维无粗集料超高强混凝土的抗侵彻性能研究

通过在无粗集料超高强混凝土中加入体积掺量为3%的钢纤维来对其增韧改性,得到钢纤维无粗集料超高强混凝土。为了研究不同强度等级的含钢纤维无粗集料超高强混凝土材料的抗侵彻性能,采用动力有限元程序分析子弹侵彻钢纤维无粗集料超高强混凝土,得到了子弹的速度时间历程曲线和靶体的动态破坏过程。结果表明,在相同的侵彻初速度下,随着混凝土强度等级的提高,子弹的剩余速度明显降低,材料破坏程度明显减弱。在配合比相同而养护条件不同的情况下,人工海水养护制备的混凝土材料比淡水养护而成的抗侵彻性能更强。     

单层紧密排列刚玉球砼抗弹丸冲击特性分析

本文利用ANSYS／LS－DYNA有限元软件，首先对弹丸在混凝土中的侵彻过程进行了数值模拟分析，并将计算结果与经验公式给出的结果进行了对比，两者吻合较好，表明模拟计算中材料参数的选取是合理的，计算方法是正确的。在此基础上，对弹丸在单层紧密排列刚玉球混凝土中的冲击侵彻情况进行了数值计算，结果表明，刚玉球混凝土能够有效地使弹丸偏转，减小弹丸侵彻深度，降低弹丸的冲击破坏效应，与已有的试验现象和试验结果相近。     

SPH-FEM耦合方法在弹丸膛内运动中的应用

大口径火炮弹丸膛内运动是个高度非线性冲击动力学过程,采用有限元(FEM)与光滑粒子(SPH)耦合方法,结合SPH方法处理大变形能力和FEM计算效率高的互补优势,对大变形的弹带采用光滑粒子离散,发射系统的其它结构采用有限元模拟,综合考虑弹带材料的动态力学性能及损伤行为,弹带与身管内膛摩擦界面特性及火药燃气的波尔登效应,建立了较为全面的火炮发射动力学模型,成功模拟出弹丸挤进过程和随后直膛运动。通过与任意的拉格朗日-欧拉自适应网格(ALE)仿真结果相比验证了该方法的优越性,通过对比仿真结果与试验数据验证了其有效性,获得了弹丸膛内运动过程中弹带温度、炮口振动和弹丸运动姿态的变化规律,为火炮弹炮匹配设计及精度设计提供了参考。     

刚玉块石混凝土抗弹丸侵彻效应试验研究

块石混凝土由于取材方便、工艺简单等特点,作为遮弹材料一直为人们所关注。但块石自身强度有限,对于大威力的现代弹种,遮弹效果受到了一定限制,以致实际工程中块石混凝土遮弹层厚度太大,施工不便,影响了块石混凝土遮弹层的应用。刚玉块石具有强度高、硬度大等独特的力学性能,利用它代替块石混凝土中的普通块石,研制成一种由刚玉块石和混凝土共同浇注组成的抗侵彻复合材料。为了研究这种新型材料的防护性能,对混凝土和刚玉块石混凝土进行了实弹射击对比试验。制作了刚玉块石混凝土靶体6块,混凝土靶体3块,使用坦克炮发射φ125模拟弹。结果表明,刚玉块石混凝土具有优良的抗侵彻性能,它能够使弹体破坏、变形或跳弹。提高侵彻速度,刚玉块石混凝土靶体破坏情况变化不明显,表明刚玉块石混凝土对抵抗更高速度的弹丸侵彻有效。与相同强度等级混凝土相比,刚玉块石混凝土靶体侵彻深度减小很多。整块刚玉块石完全能够阻止弹丸的侵入。研究成果可为刚玉块石混凝土遮弹层的工程应用和深入理论分析提供依据。     

HJC模型模拟钢筋混凝土侵彻实验的参数研究

运用LS-DYNA程序将表征钢筋的梁单元和表征混凝土的实体单元通过节点耦合进行钢筋混凝土分离建模,数值模拟Hanchak等关于钢筋混凝土靶的穿甲实验,进一步修正HJC模型的参数,在讨论单元失效删除准则的静水压和主应变2种参数对混凝土拉伸破坏影响的基础上,重点对HJC模型关键字参数中的失效类型参数（FS）进行分析,并研究其对混凝土压实破坏的影响。通过改变弹丸侵彻钢筋混凝土靶时的着靶位置,加深了对钢筋在侵彻过程中作用的认识,同时验证该数值模拟方法可行性。所确定的建模方法及参数进一步用于某大质量卵形弹侵彻钢筋混凝土试验的研究工作。