陶瓷/FRP复合靶板抗破片侵彻数值模拟

复合装甲的高速侵彻过程一直是军事和结构领域所关注的问题。在大量破片侵彻试验的基础上,利用非线性有限元分析软件LS-DYNA对破片侵彻陶瓷/FRP复合靶板的过程进行了数值模拟,研究了侵彻过程靶板的破坏形式,分析了侵彻过程中破片速度的变化,以及不同厚度陶瓷对剩余速度的影响,并通过与试验数据的比较,验证了数值模拟在分析破片剩余速度和靶板破坏形式等方面的有效性。     

预控破片形成及侵靶行为数值模拟

为了优化预控破片弹的弹体预制槽加工方案,增强弹丸杀伤威力,提高弹体材料利用率,运用有限元软件ANSYS模拟了局部弹体材料爆轰形成预控破片的过程,研究了预控破片分别以不同初速度和不同侵彻角侵彻三种靶板的行为,并对模型应力分布和破片速度衰减变化进行了对比分析.结果表明,预制槽附近首先发生破碎,形成了形状规则的预控破片,破片的初速度、靶板材料和侵彻角都将显著影响预控破片的侵彻能力.模拟结果可为预控破片弹的设计和优化提供参考.     

用MCA研究穿甲弹长细比对侵彻能力的影响

用可移动元胞自动机数值模拟方法,对不同长细比钨合金穿甲弹芯侵彻装甲靶板进行二维数值模拟.论述了对于一定着速和质量的穿甲弹,改变其长细比,弹、靶的破坏变形过程,得到了侵彻深度与长细比的关系曲线.数值模拟结果与已有实验现象相符合.     

JH-2模型参数确定及花岗岩重复侵彻数值分析

为研究重复侵彻下花岗岩靶板的动力响应,运用非线性动力分析软件AUTODYN并基于FEM-SPH耦合算法开展花岗岩的侵彻模拟.首先,通过理论分析初步确定出JH-2模型参数;然后,根据花岗岩单次侵彻实验的模拟结果对参数进行调整优化;最后,在220 m/s ≤V_s≤420 m/s弹速下,采用优化后的参数对花岗岩的重复侵彻过程进行模拟分析.结果表明:JH-2模型与拉伸断裂软化模型相耦合,能够弥补JH-2模型在描述岩石低应力区由主拉伸应力作用所产生的动力响应方面的不足;花岗岩靶板初次侵彻时形成的“锥形开坑区+隧道区”破坏模式为后续的重复稳定侵彻提供了必要条件;随冲击次数的增加,绝对侵彻深度逐渐增大而每次的相对侵彻深度则呈减小趋势,且冲击次数越多或冲击速度越高,弹体侵彻过程越稳定.此外,本文所提出相对侵彻系数概念以及基于冲击次数和弹速的重复侵彻深度的理论公式均具有一定实用价值.     

钨合金杆式弹侵彻过程研究

通过对杆式穿甲弹的弹芯材料分析,用AUTODYN-3D非线性动力学仿真软件对钨金杆式弹高速侵彻钢靶板过程进行数值模拟,得到弹体剩余速度、残余弹芯长度等参数,分析弹芯"磨菇头"的成因、靶板的破坏形式及增加侵彻能力的途径,与试验结果进行对比,结果表明:两者侵彻毁伤效果基本相符。     

球形破片侵彻高强度装甲钢的弹道极限速度计算

为了研究弹道极限速度对高强度装甲钢抗弹性能的影响,依据A-B模型将球形破片对高强度装甲钢的侵彻过程分解为三个不同的阶段:初始压缩阶段、惯性压缩阶段和绝热剪切阶段,给出不同阶段的能量损失计算公式,进而推导出弹道极限穿透速度的计算公式,并将其计算值与实验值进行了比较.结果表明,实验数据和模型计算结果的误差在10%以内,证明了其计算公式的正确性.     

杆弹对金属材料含裂纹体侵彻过程研究

建立了杆弹侵彻金属弹靶的几何模型,通过对单元间裂纹扩展作出假定,对杆弹的初始条件进行了设定,运用基于Fortran语言的扩展有限元程序,对金属弹靶侵彻过程进行数值模拟,并将其结果与实验数据进行比较,证明了编写的程序与所建模型的精确性与可靠性。最后,对侵彻过程中弹靶的塑性变形、体积变形和裂纹扩展情况进行模拟分析。     

Q235钢板对平头弹抗侵彻特性研究

为分析靶体结构对其抗侵彻特性的影响,利用轻气炮进行平头杆弹正撞击单层板和等厚接触式三层板的实验,获取相关的撞击过程图片.通过撞击实验,得到这两种结构靶体的初始-剩余速度曲线以及弹道极限,撞击速度为190~450 m/s.研究靶体结构对抗侵彻特性的影响,包括靶板的失效模式和抗侵彻性能.最后,采用ABAQUS/EXPLICIT软件对杆弹撞击金属板的过程进行数值模拟研究,通过对比数值模拟和实验结果,验证了数值模拟材料模型和参数的有效性.结果表明:多层板的弹道极限高于等厚单层板,并且多层板和单层板的主要失效模式之间存在差异.对于多层板,靶板失效模式与其在靶中位置相关.     

预控破片形成过程的数值模拟与分析

为了获得预控破片战斗部破片的飞散规律,利用ANSYS／LS-DYNA有限元软件对某榴弹壳体膨胀和破片破碎过程进行数值模拟,得到破片初速和飞散方向角沿弹轴曲线分布,与破碎性试验回收破片的统计结果和经验公式都基本一致,这说明模型简化及计算参数的正确性．     

陶瓷装甲材料抗侵彻性能的有限元分析

采用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对钨杆弹侵彻陶瓷(YB-AD90陶瓷)厚靶和陶瓷复合靶(钢 陶瓷 钢)建立有限元模拟,并进行数值分析,采用2种弹型(平头弹和尖头弹)的穿甲弹分析了穿甲弹的侵彻深度与弹速、弹型及靶厚之间的关系.     

基于区域叠合有限元技术预测三维编织复合材料弹性性能

本文基于区域叠合有限元技术预测三维四向编织复合材料弹性性能。在该方法中,分别建立相互独立的纤维增强相有限元模型和复合材料整体区域（包括所有增强相和基体相所占几何空间）有限元模型,两相模型在空间叠合组成复合材料模型,运用节点自由度耦合技术使两相模型满足变形协调关系,通过对两相模型赋予适当的材料属性以使所建复合材料模型具有与实际复合材料等效的力学特性。该方法较传统方法显著缩短了建模时间,降低了建模难度。区域叠合法的数值模拟结果与传统方法预测结果一致。本文的研究为进一步研究编织复合材料非线性宏观力学特性和渐进损伤过程模拟奠定基础。     

氧化锡纳米线在场致发射显示器中的应用研究

采用改进的热蒸发法制备了大量的一维氧化锡纳米线,利用丝网印刷工艺将制备的氧化锡纳米线印刷在玻璃基板银电极上作为场发射阴极材料,研究了阴极的场致发射特性,实现了原型显示器件的均匀点亮,实验结果表明,该方法制备的氧化锡纳米线作为阴极材料具有低的阈值电场（6.67 V/μm）、高的发射电流密度（205μA/cm^2）和好的场发射稳定性（发射电流涨落幅度在10%以内）。     

单层板壳穿甲数值仿真分析

板壳结构在高速冲击载荷作用下的穿甲是非常复杂的高度非线性动态响应过程,现有各种理论和实验研究方法都有各自不同的应用范围与条件.借助于有限元程序LS-DYNA对单层板壳结构在具有锥形弹头导弹高速冲击载荷作用下的侵彻、穿孔过程进行数值仿真分析,讨论弹体以不同速度、不同角度冲击不同厚度钢板所形成的塑性区域范围、破口形状和破口半径,定量描述了穿甲后钢板中的塑性区分布以及破口半径的大小.仿真分析表明,弹体的冲击速度和入射角度是影响板壳中塑性区分布范围和破口半径大小的主要因素.表明该数值算法适用于解决高速冲击动力学问题,模拟和预测材料在高速冲击下的瞬态响应.     

钢-超高性能混凝土组合板横向受弯静力试验及有限元模拟

为了研究钢-超高性能混凝土（UHPC）组合板的受弯性能,开展8块该类组合板的受弯试验,分析正、负弯矩作用下的受弯破坏开展全过程.在正弯矩作用下,组合板受弯破坏经历了线弹性阶段、裂缝开展阶段和屈服阶段,结构刚度两次衰减的拐点分别是界面滑移与钢板屈服,结构破坏时加载点附近UHPC局部压碎且剪弯段及端部界面出现脱空现象;在负弯矩作用下,UHPC层出现横向裂缝导致结构刚度第一次下降,随着裂缝的发展,截面内力重分布使得钢筋应力持续增大直至屈服,最终主裂缝宽度过大导致结构刚度严重衰减,组合板因UHPC层受拉断裂而破坏.采用有限元软件ABAQUS,建立非线性有限元模型.模型中考虑界面接触、材料非线性、混凝土损伤塑性模型等,模拟试验全过程.在与试验结果进行对比分析的基础上,分析影响钢-UHPC组合板抗弯性能的主要因素,包括界面黏结方式、纵筋配筋率、栓钉数及布置,研究这些因素对组合板抗弯极限承载力、结构刚度、跨中挠度等力学性能的影响.     

波形钢板钢管混凝土柱的极限承载力

提出了波形钢板钢管混凝土柱的有限元分析方法,采用正交异性板来模拟波形钢板。应用ANSYS通用程序对算例进行了分析,并应用有限元方法分析了偏心率、长细比2个主要参数对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响。结果表明：可采用稳定折减系数和偏心率折减系数相乘的计算公式来考虑二者对波形钢板钢管混凝土柱极限承载力的影响,其中偏心率折减系数可采用《钢管混凝土结构设计与施工规程））（CECS28：90）的计算公式;稳定折减系数应将换算长细比乘以考虑柱肢的钢材型号和混凝土强度等级的材料修正系数,然后采用《钢管混凝土结构设计与施工规程》（JCJ01—89）的稳定系数计算方法。     

低速冲击下复合材料层合板的损伤过程模拟

运用一种精度较高的高阶位移位模型复合材料层合板的应力分析，在分层损伤处采用沿厚度分段抛物线插值的方法拟合横向剪应力，运用该方法进行冲击损伤过程的计算，可以不用重新生成网格，并能计算多个分层同时扩展的情况，最后，将计算模拟结果与献的实验数据进行比较，说明了本方法正确和有效性。     

钢管混凝土桁梁管内混凝土受压应变状态

利用自制的内埋式混凝土应变计和通用有限元软件,对钢管混凝土桁梁试件受压弦杆管内填充混凝土的应变状态进行研究.试验研究结果表明,在单调加载条件下,自埋式混凝土应变计能准确测读受压弦杆管内混凝土的应变状态;混凝土应变随荷载增大呈双折线增长模式,桁梁试件破坏时混凝土受压应变达到5 000 με.当采用平面塑性梁单元对钢管混凝土桁梁进行整体分析时,不管弦杆受压还是受拉,管内混凝土均应考虑套箍效应;桁梁受压弦杆管内混凝土纵向应变有限元计算值与实测值吻合良好,桁梁试件破坏时混凝土应变处于高套箍状态.     

基于性能演变理论的混凝土细观损伤特性研究

为研究混凝土性能演变过程中的损伤特性,借助细观力学随机骨料模型,将化学-热-力耦合的性能演变模型引入混凝土损伤特性研究中,直观反映早龄期混凝土的材料性能和损伤参数随其内部水化反应的演变过程.结合连接宏-细观热力学特性的均匀化方法,对硬化过程中混凝土三相介质的材料参数进行率定,并且在细观层次上实现早龄期混凝土单轴拉伸试验的数值模拟.结果表明,水化度的空间分布差异性对早龄期混凝土力学参数的取值存在显著影响;采用的水化度损伤模型能够直观反映早龄期混凝土试件在单轴拉伸试验中裂缝萌生、扩展直至贯通的全过程,可以为早龄期混凝土结构的拉伸损伤断裂过程分析提供有力的数值工具.     

不锈钢薄板纵向受压的有限元模拟及受力性能

板件受压性能是构件力学性能研究的基础,不锈钢板件的受力性能与普通碳素钢存在较大不同.论文对不锈钢薄板纵向受压性能进行研究.根据既有试验结果建立不锈钢薄板纵向受压的有限元分析模型,通过数值分析得到其稳定曲线,提出不锈钢薄板受压极限承载力和箱型截面构件局部屈曲承载力的建议计算公式.研究表明,材料本构采用Quach方程所得数值模拟结果具有较高精度.