Kevlar-129纤维复合材料抗侵彻性能数值模拟

采用AUTODYN有限元软件,数值模拟了不同初速度下FSP破片对10 mm厚Kevlar-129纤维复合靶板的侵彻过程,获取了不同初速度下破片侵彻靶板后的剩余速度,计算了芳纶复合靶板的弹道极限,并将该值与弹道测试试验数据进行了对比.此外,研究了破片侵彻纤维复合靶板深度与破片初速度的关系.结果显示,Kevlar-129纤维复合材料弹道极限的数值模拟值与弹道实验测试值相吻合;破片初速度小于320m/s时,破片剩余速度随着破片初速度的增加而减小;破片初速度大于320m/s时,破片剩余速度随着破片初速度的增加而增大;破片初速度小于靶板的弹道极限时,破片侵彻靶板的深度随着破片初速度的增长呈二次函数增长.     

预制破片对厚壁圆管的横向高速冲击作用研究

为了获得厚壁圆管在横向高速冲击下的响应规律,进行了预制破片冲击圆管试验,得到不同冲击速度作用下圆管的响应模态及侵彻深度,并采用LS-DYNA对整个动态变化过程进行了仿真研究,获得了侵彻过程中预制破片的速度变化规律及圆管壁厚和预制破片长径比对极限穿透速度的影响规律。结果表明侵彻深度与冲击速度线性相关;圆管壁厚在7mm-8mm之间时对圆管极限穿透速度影响最大;预制破片长径比低于1.5时,对圆管极限穿透速度有显著影响,但其影响效果随自身的增大而逐渐削弱,当达到3.5左右时极限穿透速度不再变化。     

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.     

高速长杆弹对有限直径金属厚靶的侵彻分析EI北大核心CSCD

采用基于统一强度理论的有限柱形空腔膨胀理论,结合Tate磨蚀杆模型,考虑中间主应力、靶体侧面自由边界的影响及高速(1500 m/s~2200 m/s)侵彻弹体的变形和消蚀现象,推导线性硬化有限直径金属厚靶在长杆弹高速侵彻时的空腔壁径向应力,建立侵彻阻力和侵彻深度计算模型,并利用MATLAB软件编程求解,分析包括强度准则差异在内的弹道终点效应的一系列影响因素。结果表明:该文计算方法可以更好地描述弹靶的动态响应,还可以得到一系列基于不同强度准则的侵彻阻力和深度的解析解、对不同靶弹半径比的靶材侵彻深度的区间范围进行有效预测;强度参数、弹体撞击速度和靶体半径对有限直径金属靶体的抗侵彻性能均有较大的影响,其中强度参数值由1减小为0时,侵彻阻力可减小33.33%,侵彻深度可增加15.93%;当靶弹半径比小于等于20时,侵彻深度增大的程度显著,当靶弹半径比由19.88减小至4.9时,侵彻阻力减小了41.30%,侵彻深度增长了32.61%,此时靶体边界尺寸对侵彻性能的影响很大,不能继续按照半无限靶体进行计算。     

基于加速度测试及模糊模型的弹丸侵彻混凝土深度实时预测方法

为了对卵形弹垂直侵彻半无限厚混凝土目标的侵深进行实时预测,提出了一种基于实测加速度值及模糊模型的计算方法。该方法根据瞬时速度的不同将侵彻过程分成了高速侵彻、中速侵彻和低速侵彻三个阶段,并分别采用不同的模型对每个阶段的减加速度、速度和侵彻深度进行了描述。通过判断减加速度的计算误差,自动确定了高速侵彻阶段与中速侵彻阶段以及中速侵彻阶段与低速侵彻阶段的截点速度。同时,利用实测的全弹道加速度曲线,实时计算了侵彻过程的初始冲击速度。将实验后所测得的侵彻深度与模型预测的侵彻深度进行比较,结果表明该预测方法可以对侵彻深度进行准确地实时计算。     

有限柱形空腔膨胀理论及其应用

为研究有限平面尺寸金属厚靶侵彻问题,提出了有限柱形空腔膨胀理论.考虑侧面自由边界,将理想弹塑性材料的空腔膨胀过程分为弹塑性阶段和塑性阶段,得到了空腔壁径向压力的解析解.基于Tate磨蚀杆模型,应用有限柱形空腔膨胀理论计算靶的侵彻阻力,建立了长杆弹侵彻有限直径圆柱形金属厚靶工程模型.与现有文献试验比较表明,文中工程模型计算的侵彻深度与弹道试验结果吻合较好.     

高寒高海拔多年冻土地区抗侵彻深度研究

为深入探讨弹体对高寒高海拔地区多年冻土的侵彻作用,从多年冻土温度特性出发,用符合冻土特性的摩尔-库伦强度准则推导该地区抗侵彻深度理论计算公式。结果表明,该公式能反映冻土温度与侵彻阻力关系,为空腔膨胀理论在冻土材料中的有益尝试。将理论分析计算结果与Young侵彻公式计算结果比较知,最大侵彻深度与速度变化趋势一致,理论公式的合理性获得论证。案例分析表明,多年冻土层温度状况对弹体最大侵彻深度关系较密切,能较客观的反映冻土类材料特性。     

尖头弹侵彻延性金属靶板弹道极限的解析模型

现有的尖头弹侵彻金属靶板的弹道极限计算模型往往需要大量的试验数据和靶板材料的动态性能参数,且没有考虑侵彻速度对侵彻效果的影响,这给工程应用带来了很大的不便和误差。基于这一问题,考虑速度效应和靶板材料参数对侵彻的影响,结合流体动力学原理与动态空穴膨胀理论,分别提出了双模式和单模式侵彻模型。双模式侵彻模型的侵彻过程可分为两个阶段：流体动力变形阶段和塑性变形阶段,当侵彻速度小于靶材产生流体动力变形的临界速度时,侵彻进入塑性变形阶段,根据功能原理,建立了计算弹道极限的解析模型;单模式侵彻模型仅考虑塑性变形阶段。解析模型计算的弹道极限与弹道试验结果吻合的较好,且模型中不涉及弹道试验数据和靶板材料的动态性能参数,易于迅速求解,便于工程应用,可用于对延性金属靶板抗尖头弹侵彻能力的评估。     

销毁大口径弹药用线性切割器的设计

为满足大口径废旧弹药销毁的需要，根据聚能侵彻理论和实验研究，设计了销毁大口径弹药用线性切割器，运用爆炸流体动力学理论和实验基础上的半经验半理论公式，计算了线性切割器和侵彻深度；用设计的切割器进行侵彻试验，验证计算了方法的正确性。     

岩石Holmquist-Johnson-Cook模型参数的确定方法

Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型在混凝土冲击爆炸数值模拟中应用广泛, 该文将其推广到岩石类材料中, 为合理确定岩石材料的HJC本构模型参数, 从塑性屈服面理论出发, 得到了特征化黏性强度系数与帽盖模型参数的关系。基于三轴围压实验、Hugoniot实验和Hopkinson压杆实验数据, 分别得到了Salem石灰岩极限面参数、压力参数和率效应参数的取值。基于上述模型参数利用有限元程序LS-DYNA对Salem石灰岩的弹体侵彻实验进行了数值模拟, 侵彻深度的计算结果与实验数据对比表明了本文所提出的HJC本构模型参数确定方法的合理性和有效性。以相对侵彻深度为目标函数, 对Salem石灰岩HJC模型所涉及的19个参数的敏感性进行了分析, 并对一般岩石材料的HJC模型参数的确定给出了建议方法, 并通过模拟高强花岗岩和Sidewinder凝灰岩弹体侵彻实验, 进一步验证了该文提出方法的合理性。     

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

为研究异型头弹丸半侵彻金属靶的侵深特性,基于量纲方法对影响侵深的主控因素进行了分析,采用弹道枪加载和LS-DYNA软件对异型头弹丸半侵彻金属靶的作用过程进行了试验和数值模拟研究,分析了异型头弹丸结构、弹丸初速、靶板厚度等因素对侵彻深度的影响规律,获得了侵深随弹丸初速以及靶板厚度的变化曲线。研究结果表明,弹丸初速和靶板厚度是影响侵彻深度的关键因素,并拟合得到了弹丸初速和靶板厚度综合影响下的半侵彻侵深经验公式。研究结果可为半侵彻作用的研究及新型侵彻的工程计算方法等提供参考。     

基底厚度小于热渗透深度的石墨烯薄膜热声理论

基于热声效应，对基底厚度小于热渗透深度的石墨烯薄膜发声器进行理论和仿真研究。首先，利用石墨烯薄膜发声器的热功率平衡方程与气体中的热弹性耦合线性方程组推导出了石墨烯薄膜发声器的近/远场声压表达式。将理论计算结果与实验测试值进行对比，二者吻合良好，验证了理论模型的正确性。然后，利用仿真软件对石墨烯薄膜的近远场声压值进行了仿真计算，并将仿真值与理论值进行对比，二者有良好的一致性，验证了仿真计算方法的有效性。研究表明，石墨烯薄膜发声器的远声场为球面波，近声场近似为平面波。在远场低频段，声压级随输出声频率的增加而缓慢增大；在近场高频段，声压级几乎不受输出声频率的影响。研究结果为基底厚度小于热渗透深度情形下的热致发声器提供了理论计算和分析方法，对石墨烯薄膜声源器件的实验研究具有指导意义。     

Dependence of the Depth of Penetration on the Parameters of an Elongated Striker

On the basis of numerical simulation of the process of penetration of impact-destructible elongated metallic strikers into impact-destructible thick plates, we study the influence of the geometric shape and material of the striker on the depth of penetration and the possibility of through penetration. The depth of penetration is analyzed for the case where the impact velocity approaches the hydrodynamic limit.     

Determination of the Superconducting Penetration Depth From Coplanar-Waveguide Measurements

We introduce a novel transmission-line method for determining the penetration depth in thin high-temperature superconducting (HTS) films. The method is based on the accurate measurement of the inductance per unit length of a superconducting coplanar-waveguide (CPW) transmission line fabricated on the HTS sample. Using the experimentally obtained inductance per unit length, we interpolate the penetration depth from a table of numerically determined values of inductance (per unit length) as a function of penetration depth, calculated from a coupled transmission-line model. A novelty of our procedure is the utilization of the multiline thru-reflect-line (TRL) method and the calibration-comparison method to accurately determine the inductance per unit length of the superconducting transmission line. By measuring different CPW geometries patterned onto the same thin-film sample, we can verify our penetration depth values. We demonstrate this technique by extracting the penetration depth for several different HTS films at 76 K. Estimated uncertainties in the extracted penetration depth are also provided. Contribution of an agency of the US government not subject to copyright.     

油墨转移渗透对印品质量影响的模型研究

介绍了油墨在纸张中的渗透行为对印刷质量的影响,分析了纸张性质、印刷条件与油墨转移渗透的关系。油墨在纸张中的渗透深度可以采用测量的方法得到,也可以通过模型进行计算预测,对比分析了目前各种渗透深度计算方法的优缺点。分析表明,通过确定各印刷条件、油墨和纸张的相关参数,就可以对印刷质量进行预测。最后提出了一种补充修正方法。     

印刷速度对油墨渗透的控制及实验研究

利用印刷过程中油墨在纸张中的渗透深度与印压和印刷速度关系方程,给出了不同油墨渗透深度和印刷压力下的印刷速度确定方法。通过实验测量了不同印压和印刷速度下油墨在纸张中的渗透深度,用已有测量结果给出了任意压力和任意渗透深度下印刷速度的估算方法。算例显示估算值与实验测量值结果基本吻合,方法可行。     

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。     

装药与药型罩分离对射孔弹穿深影响的规律研究

采用数值模拟计算和实验分析研究了某60型射孔弹聚能装药与药型罩在不同的装配分离间隙下穿深的下降规律。仿真计算得到的穿深与间隙关系曲线与实验得到的变化趋势相似,即随间隙的增大,60型射孔弹的穿深呈现出快速下降、略有上升、平缓不变的过程。揭示了穿深曲线在装药和药型罩分离间隙增大至3.5 mm后要经历一个先上升后平缓的特殊过程的事实,并根据数值计算过程分析了分离间隙在4.0~5.0 mm范围内穿深增加现象的原因。     

结构参数对截锥弹低速正侵彻装甲靶的影响

采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对截锥形动能弹低速正侵彻装甲靶作用行为进行了分析,获得了弹头锥角、前级半径和着靶速度对侵彻性能的影响特性,并对目前常用的侵彻理论模型进行了验证。数值模拟结果表明,弹头锥角和前级半径是影响截锥形动能弹侵彻性能的重要因素;着靶速度对侵彻深度和侵彻过载有显著影响,对弹体变形也有一定影响。实验结果与数值模拟结果吻合较好,而侵彻理论模型与实验结果有较大差别,侵彻模型并不适合分析存在一定变形的弹靶侵彻问题。