基于Teland模型的截卵形弹丸侵彻混凝土计算分析

为对弹丸侵彻混凝土过程的高速录像试验数据进行分析,基于Teland计算模型,推导截卵形弹丸侵彻混凝土的位移时程计算公式。结果表明,计算数据与弹丸侵彻混凝土试验数据吻合良好。为侵彻试验高速录像数据的深入分析和截卵形弹丸侵彻混凝土深度计算提供依据。     

弹丸头部对斜侵彻弹道偏转影响研究

通过对不同头部形状与组合材料的弹头对中厚钢靶的斜侵彻弹道对比研究,获得了尖卵形、截卵形与内凹截卵形,以及不同截卵位置、弹头长度和头部组合材料弹头对斜侵彻中弹道偏转的影响规律和侵彻过程中受到偏转力矩的变化规律。计算结果表明：截卵形弹弹道偏离角小,抗弹道姿态劣化的能力强,侵彻弹道相对稳定性好;弹头前端复合高密度、高硬度钨合金材料的弹丸侵彻能力强,弹道偏离角小。基于弹道侵彻过程偏转力矩与偏转角的时空演化特点,获得斜侵彻弹道偏转关联性。通过正交试验得到了影响弹道偏离角由大到小的因素分别为：弹头形状、弹头材料和弹速。研究结果可为低速弹丸与金属靶的斜侵彻弹道分析和弹丸头部设计提供一定帮助。     

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。     

弹丸对混凝土板侵彻的MCA方法数值模拟

根据非均匀材料的细观特征，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、体积应变等三个破坏准则。应用该模型对弹丸以不同速度侵彻混凝土靶的破坏过程进行数值模拟．给出弹靶的破坏变形过程．得到了侵彻深度与速度的关系曲线。并将弹丸侵彻混凝土的计算结果与Forrestal经验公式计算和试验结果进行对比．吻合较好．说明该计算方法可以有效地计算和模拟高速侵彻问题。     

尖卵形弹丸侵彻加筋薄靶剩余速度的理论分析

基于尖卵形弹丸侵彻十字形加筋薄靶的花瓣型破坏模式,研究弹丸动能损失主要用于花瓣弯曲应变能、裂纹扩展应变能和加强筋弯曲应变能。利用能量守恒原理得到了弹丸穿甲后的剩余速度计算公式,并对不同初始速度的弹丸侵彻不同厚度薄板的过程进行了数值模拟,模拟结果与理论计算结果基本一致。结果表明,所得到的剩余速度计算公式具有一定的有效性。     

弹药几何因素对过载特性影响的数值分析

采用LS-DYNA有限元软件模拟了载有试件的尖形弹丸正侵彻混凝土靶板的过程。讨论了具有不同几何特点的尖头弹体的过载数学模型。研究了短头锥形和长头卵形弹体侵彻混凝土靶板的冲击过载特性及装药位置对小型装药过载的影响。仿真结果显示:短头锥形弹过载量大于卵形弹,且脉宽较大;位于接近前、后端的装药过载大于位于中间的装药过载。仿真结果与试验相符,为侵彻用弹体的结构设计和小型装药的过载安定性和可靠性评估提供参考。     

蜂窝铝冲击波形数值计算及分析

为分析蜂窝铝结构参数以及弹丸参数对冲击波形的影响,利用LS-DYNA有限元软件建立了弹丸侵彻蜂窝铝模型,模拟了侵彻波形的发生过程。比较了蜂窝铝相对密度、胞孔角度,侵彻初速和弹头形状对冲击加速度波形的影响。结果表明,增大蜂窝铝相对密度、减小胞孔角度可以引起加速度峰值的提高和冲击脉宽的减小; 提升初始侵彻速度可以同时引起加速度峰值与脉宽的提升; 弹丸形状影响冲击波形,使用卵形弹可以获得较平缓的加速度波形。研究结果对以蜂窝铝为缓冲材料的冲击试验参数选择具有重要参考价值。     

基于量纲分析法的动能弹侵彻深度计算公式

为了克服现有的动能弹侵彻深度经验公式存在的适用条件有限、局限性较大等方面的不足,考虑动能弹侵彻过程与布氏硬度钢球压入过程具有相似的破坏形式,基于能量守恒和转化定律以及动能原理,采用量纲分析法,依托布氏硬度计算公式推导了动能弹侵彻深度计算公式,并提出了侵彻效率和侵彻效率系数的概念。分别选取多组半球形和截卵形弹头动能弹中低速侵彻岩石、金属和混凝土的文献数据,考虑不同类型材料硬度的表征方法,计算侵彻效率系数和侵彻效率,并对侵彻效率与速度的相关性进行了评价。计算结果表明：动能弹侵彻岩石、高强钢、铝合金、混凝土的侵彻效率分别在1.19%～2.27%、1.13%～2.03%、0.71%～4.77%和4.49%～13.0%范围内;通过数据拟合,发现同一种类型动能弹侵彻效率与弹丸速度有较好的相关性,大部分可决系数都超过0.74;使用不同规格弹丸侵彻相同靶体材料时,侵彻效率与速度拟合关系的系数离散性都很小,岩石、高强钢、铝合金、混凝土的变异系数分别为0.07、0.23、0.16、0.19;计算结果说明推导出的动能弹侵彻深度计算公式合理可靠。     

不同头部形状弹体侵彻混凝土的试验研究

为研究弹体头部形状对侵彻性能的影响,对不同弹头部形状的弹体侵彻混泥土进行试验研究。设计平头型和卵形型2种不同类型的头部结构,基于DOP(depth of penetration)方法进行试验对比分析。结果表明：卵形结构弹体具有更好的侵彻性能,其稳定侵彻弹洞平直、弹道稳定、弹体结构抗弯刚度良好,卵形弹体头部越尖,侵彻性能越好。该研究可为弹体结构设计提供一定帮助。     

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。     

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%。     

不同头部形状长杆弹侵彻过程的数值模拟

采用数值模拟技术研究了4种不同头部形状长杆弹体侵彻半无限厚轧制均质装甲(RHA)靶板的过程,重点考察弹体头部结构对侵彻过程的影响。结果表明：当靶板为高强度材料时,在相同的条件下,长杆弹体的侵彻深度是由弹体材料的失效机制决定,弹体头部形状对其影响较小;但长杆弹体头部的轮廓在撞击初始阶段对靶板的破坏有一定的影响,尤其是靶板开坑截面的大小。     

弹丸头部形状和长径比对侵彻过程的影响研究

为了研究弹丸材料强度远大于靶板材料时,弹丸的头部形状和长径比对侵彻效果的影响.利用LS-DYNA对三种不同头部形状和不同长径比的弹丸侵彻薄板和半无限厚靶板进行数值模拟,分析弹丸头部形状和长径比对侵彻效果的影响.结果表明:圆锥形头部的弹丸在侵彻薄板时能够获得更大的弹坑,并具有更强的侵彻能力,半球形头部的弹丸则在侵彻半无限厚靶板时具有更大的侵彻深度,而长径比较大的弹丸虽然具有较强的穿透能力,但随着长径比的增大,它对侵彻效果的影响逐渐减弱.     

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。     

不同弹形撞击下泡沫铝夹芯结构动力学性能研究

为研究不同弹形撞击下泡沫铝夹芯结构的动力学性能,通过空气炮发射方式分别开展了球形弹、锥头弹和平头弹撞击泡沫铝夹芯板试验。基于非线性动力有限元软件LS-DYNA进行了不同弹形撞击泡沫铝夹芯板的数值仿真,分析了不同弹形、不同速度对夹芯板吸能特性的影响。试验结果与仿真结果一致性较好,结果表明：锥头弹撞击变形模式与球头弹撞击变形模式基本相同,平头弹侵彻过程中产生较严重的冲塞破坏,前面板和后面板呈现撕裂破坏模式,侵彻后夹芯被压实部分泡沫铝粘接在后面板上;锥形弹头部尖锐,弹头与靶的接触区域小、侵彻力大,平头弹的弹头和靶的接触区域大、侵彻力小,但靶面破坏区域大且撞击后效更大,球头弹则居于二者之间;当速度较低时,改善前面板和夹芯板的厚度以及材料性能可以较好地提升泡沫铝夹芯板的性能;当速度较高时,后面板吸能比例逐渐增大,重点改善后面板的厚度和材料性能可以较好地改善夹芯板抗侵彻性能。     

尖头刚性钨弹贯穿铝合金靶的数值模拟分析

对具有圆锥形头部的刚性杆式钨弹侵彻和贯穿薄铝靶板进行了有限元数值模拟分析。弹和靶采用两种尺寸:第一种尺寸与实验的弹和靶尺寸相同;第二种尺寸考虑了弹头部锥角的微小变化对其贯穿靶的影响。同时,计及了弹和靶之间的摩擦效应。通过数值模拟,获得了弹体贯穿靶后剩余速度、弹的速度时程曲线和弹头部锥角的变化对其贯穿靶威力的影响。计算结果表明,在同样条件下,弹贯穿靶后剩余速度与已有的结果相吻合,说明本文计算模型是有效和精确的。弹和靶之间的摩擦将降低弹的剩余速度。并且,弹的锥角变小,其侵彻、贯穿靶的威力将有所提高。     

截卵形弹体Taylor撞击的变形特点和冲击载荷特性

以弹体在Taylor撞击实验中产生的冲击载荷以及载荷的潜在应用为主要关注点,采用理论与实验相结合的方法,对截卵形弹的撞击变形特点和冲击载荷特性进行研究.基于经典的平头弹Taylor撞击理论建立截卵形弹体的Taylor撞击分析模型,并对动量冲量守恒方程进行修正,修正后的模型预测结果更接近实际.设计并开展具有相同外径、相同...