复合靶板抗侵彻能力数值仿真研究

为研究SiC陶瓷、玻璃纤维和RHA钢材料及厚度配比对三层复合靶板抗侵彻能力的影响,建立杆式穿甲弹侵彻三层复合靶板的数值仿真模型,通过对比弹丸侵彻靶板后的剩余速度,分析不同材料厚度配比复合靶板抗侵彻能力。研究结果表明：当RHA钢背板及复合靶板总厚度一定时,增加陶瓷的相对厚度能有效提高复合靶板的抗侵彻能力;三层厚度比例为1∶5∶4的200mm复合靶板具备良好的抗侵彻能力,同时靶板质量相对较小,可以为复合靶板的结构设计提供参考。     

尖卵形弹丸侵彻薄靶板数值模拟

为研究尖卵形弹丸侵彻薄板时弹丸的剩余速度及靶板的失效形式,运用AN-SYS/LS-DYNA动力显示分析软件对不同头部形状系数和着速的弹丸侵彻不同厚度薄板的过程进行数值模拟,得到弹丸剩余速度、靶板破坏形式、能量和过载曲线。分析结果表明弹丸的剩余速度和过载受着速影响,靶板厚度和弹丸头部形状系数减小,剩余速度增大,靶板破坏形式由单一花瓣型转变为伴随冲塞和韧性穿孔的形式.     

叠层靶对低速弹丸的抗侵彻性分析

层间界面位置对由薄厚两层钢板组成的叠层靶的抗侵彻性具有重要影响.本文对低速弹丸侵彻叠层靶问题进行了量纲分析和数值模拟,对层问界面位置对叠层靶抗侵彻性的影响规律进行了研究.分析认为:弹丸低速侵彻中厚靶条件下,随着叠层靶界面位置沿弹丸侵彻方向的移动,叠层靶的抗侵彻性先增大后减小,并存在一个极大值.典型试验结果表明:在给定试验条件下,上下层厚度比为2.0的叠层靶,抗侵彻性明显好于上下层厚度比为0.5的叠层靶.     

离散元法侵彻混凝土靶板数值模拟研究

基于细观力学原理,采用非连续的离散元软件PFC3D对S.J.Hanchak的弹丸侵彻混凝土靶板的部分试验进行数值模拟,使用平行接触模型模拟混凝土颗粒之间的接触力和力矩,对弹丸的剩余速度和靶板的破坏形式进行对比。结果表明:使用非连续的离散元法模拟多项非均质的混凝土是很合适的。同时分析了混凝土的非均质性对弹丸剩余速度和偏转角的影响,为弹丸高速侵彻混凝土靶板时,混凝土是否可以考虑成均质材料提供一定参考。     

弹丸侵彻不同间距靶板的过载特征分析

为分析弹丸倾斜入射不同间距硬目标的侵彻过载特征,运用ANSYS/LS-DYNA软件,对弹丸以不同初始速度倾斜侵彻不同间距的三层混凝土靶板的侵彻过程进行了模拟,获取了弹丸侵彻靶板的速度、加速度变化曲线.通过对不同着速弹丸的速度、加速度的变化情况进行分析,总结了其变化规律.分析结果可为以计层计空穴方式起爆的硬目标灵巧引信设计提供理论支撑,同时对抗高过载加速度传感器的选择也具有参考价值.     

数值建模方法对混凝土靶板侵彻过程的影响

混凝土靶板侵彻过程中,弹丸通常会受到骨料及砂浆带来的非对称力作用,导致弹丸质量非对称磨蚀,造成弹丸偏转,影响精确打击目标的效果。从细观组成出发,将混凝土看作是由骨料、砂浆和二者之间的界面过渡区构成的三相复合材料。介绍了3种不同类型随机骨料模型的程序语言实现方法及各自的建模特点,结合连续介质模型,采用动力学分析软件LS-DYNA对S.J.Hanchak的部分混凝土靶板侵彻试验进行了数值模拟,考察了细观组成对弹丸剩余弹速及偏转角的影响,为细观力学层次上混凝土靶板侵彻问题数值模拟方面的研究提供一定参考。     

弹丸侵彻混凝土目标的热固耦合数值分析

针对侵彻过程中侵彻深度计算不精准的问题,以弹靶模型为研究对象,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立弹靶模型,对35Cr Mn Si弹丸侵彻C30混凝土靶的侵彻深度进行了计算。以侵彻速度和角度为初始变量设置了33组不同工况,进行了侵彻过程的热固耦合数值分析。提取了弹丸温度场、侵彻深度、侵彻速度衰减等数据进行了深入分析,得出了弹丸侵彻过程中温度升高与侵彻深度之间的关系。结果表明：1）垂直侵彻时,随着侵彻速度的增大,弹头侵蚀加剧,温度变化更显著;2）非垂直侵彻时,温度升高极值点由弹头中心转移至弹丸侧身,弹丸着角增大,温度升高加快,侵彻深度减小;3）侵彻结束时,弹丸温度与侵彻深度成相关比例,相同侵彻角度工况中比例相同。对弹丸侵彻过程中温度场进行分析可提高侵彻深度预测模型的准确性,研究结果可为侵彻引信测试提供参考。     

高强钢筋混凝土板抗接触爆炸破坏形态分析

用分离式钢筋混凝土模型建模,利用ANSYS/LS-DYNA软件对高强钢筋混凝土板抗接触爆炸破坏形态进行数值模拟,其中钢筋采用随动硬化模型,混凝土采用HJC模型。结果表明:高强钢筋及其配筋率、钢筋布置方式对爆炸成坑的尺寸和震塌破坏程度有一定的影响,配筋率越大,钢筋间距越小,钢筋强度越高,震塌破坏的面积越小。通过与试验结果对比,数值分析与试验结果比较吻合。     

弹丸侵彻铝合金靶过程的装药剪应力动态响应

为研究弹丸侵彻硬质目标过程的装药剪力变化规律,运用LS-DYNA动力分析软件对弹丸侵彻铝合金靶过程进行数值模拟并分析了观测点的剪应力.结果表明：侵彻过程中的装药前端沿径向方向,越靠近装药边缘剪应力和残余剪应力越大;中部和后部变化不明显;沿装药轴向,越远离装药头部剪应力和残余剪应力越小.模拟结果对装药弹丸的设计及安全性研究具有参考意义.     

弹丸侵彻多层目标过程数值仿真及计层策略

硬目标侵彻弹能够有效毁伤敌方地下工事等多层结构目标,为使弹丸能够在预定的层数起爆,利用侵彻加速度来实现计层。通过有限元仿真软件对弹丸正侵彻和斜侵彻多层间隔靶板进行仿真,获取弹丸碰击、侵彻和穿透靶板时的加速度特征,针对可能存在竖直墙的情况,引起多计层,提出分析水平和垂直加速度特征峰值以及设定侵彻间隔时间的办法,剔除其带来的影响,实现精确计层。通过Matlab对该方法进行验证,证明能确保计层策略的准确性。     

高强钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究

试验对配有HRB500高强钢筋混凝土桥墩试件进行低周往复加载试验,比较不同钢筋强度、箍筋间距和轴压比对桥墩试件的破坏特征、承载能力、位移、滞回特性、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标的影响。研究表明:钢筋强度、轴压比和箍筋间距对配有HRB500高强钢筋混凝土桥墩的抗震性能影响效果显著。增大钢筋强度、减小轴压比和减小箍筋间距都能够提高高强钢筋混凝土桥墩试件的变形能力,在提高桥墩试件滞回性能的同时,减缓试件的刚度退化。增大钢筋强度、增大轴压比和减小箍筋间距可以增强桥墩试件的极限承载力。     

旋转战斗部侵彻多层间隔靶的终点弹道的数值模拟

针对旋转侵彻战斗部侵彻弹道性能问题,利用非线性显式动力学有限元软件LS-DYNA对旋转战斗部侵彻多层带加强筋结构靶的过程进行了模拟仿真,分析了旋转速度、着靶速度等因素对旋转战斗部侵彻过程的过靶剩余速度和弹道偏移角等侵彻弹道性能的影响.研究结果表明:与无旋战斗部相比,侵彻多层硬目标时,旋转战斗部在一定的转速范围内具有较好的侵彻弹道稳定性;旋转速度的大小和旋转方向影响侵彻弹道性能,在一定的范围内弹道稳定性与转速呈正相关;仿真结果表明着靶速度和转速之间存在某种合理的匹配关系,需进一步探寻两者之间的关系进而达到最佳侵彻效果.     

柱面靶板的运动对动能弹侵彻能力的影响

为了研究柱面靶板的运动对动能弹侵彻能力的影响,使用Truegrid软件建立了弹丸与具有轴向、周向运动速度柱面靶板的有限元模型,并使用LS-DYNA有限元软件对侵彻过程进行数值模拟,计算得到了动能弹质量与速度随时间变化的曲线.结果表明:动能弹侵彻能力受靶板运动的影响较大.在弹丸初速相同的条件下,静靶板被顺利穿透,动能弹质量损失率仅为30.1%;运动靶板未被穿透,动能弹质量损失率高达87.2%,但对靶板的毁伤面积大幅提升;拟合了动能弹沿x,y,z轴方向分速度的变化曲线,并分析了靶板运动的相关影响.为动能侵彻体毁伤高速目标的进一步研究提供了参考.     

弹丸斜侵彻多层金属间隔靶特性研究

通过对不同初速和着靶角度的弹丸侵彻多层金属靶的数值模拟以及仿真结果与试验的对比分析,得出了弹丸与间隔靶作用过程中的物理图像和时空演变规律.研究结果表明:随着弹丸对不同层的侵彻,弹丸速度呈台阶式下降,弹丸姿态随弹丸穿靶过程中速度的减小而改变加剧;弹丸速度快速下降的时空点对应于弹丸的过载峰值位置;弹丸速度的阶跃次数和过载峰值次数与弹丸侵彻靶板的层数相一致;随着着靶角度和弹丸初速的增加,弹靶作用过程中弹速、过载和攻角在对应位置上均呈增加趋势.     

弹丸侵彻金属凸体的偏转特性分析

为了研究弹丸在侵彻凸体时所产生的偏转及其影响因素,利用LS-DYNA3D显式非线性动态分析有限元程序,建立了一种研究弹丸侵彻金属凸体偏转效应的有限元分析模型。对弹丸侵彻金属凸体过程进行了数值模拟,分析了金属凸体的形状、尺寸和空实心情况等因素对偏转效果的影响,得到了反映弹丸侵彻各类凸体时的偏转特性曲线。进行了小规模试验,与数值模拟结果进行了比较,得出了优选导偏体的相关结论,为设计抗弹丸侵彻结构提供了依据。     

纵筋合并连接的装配式钢筋混凝土剪力墙平面内受力性能

钢筋混凝土剪力墙的钢筋数量较多而直径较小,装配时钢筋的连接工作量大且质量不易保证,纵筋合并连接是一种可能的解决方案。基于剪力墙截面设计方法分析了纵筋合并连接的可行性;通过3个剪力墙试件的拟静力试验验证了纵筋合并连接的有效性;采用有限元模拟方法分析了不同纵筋合并连接的装配式钢筋混凝土剪力墙受力性能。结果表明：当连接钢筋截面面积（强度）不小于原配筋截面面积（强度）且沿墙长均匀分布时,纵筋合并连接的装配式钢筋混凝土剪力墙仍表现出较好的抗震性能;边缘构件纵筋合并连接的剪力墙延性可能降低,宜慎重采用;分布钢筋采用合并连接对剪力墙的平面内受力性能影响较小,是一种较合理的合并连接方式,但连接钢筋布置位置宜沿墙长均匀分布,而不应集中于中性轴附近;未考虑纵筋合并连接对装配式钢筋混凝土剪力墙平面外受力性能、墙体抗裂性能及抗冲击能力等的削弱,因此,在应用时要考虑到此局限性。     

锈蚀钢筋混凝土梁受剪性能评估

正确评价锈蚀钢筋混凝土梁受剪性能是科学评估锈蚀钢筋混凝土结构可靠性和耐久性的关键之一。从锈蚀钢筋混凝土梁斜截面受剪性能退化机理的角度,分析了影响锈蚀钢筋混凝土梁受剪能力的主要因素以及关于抗剪承载力研究方面目前存在的问题,并用已有的实验数据对现有的抗剪承载力计算模型进行了评估。研究表明:现有的钢筋锈蚀程度描述方法不能客观地反映自然锈蚀中的坑蚀,更无法考虑坑蚀引起的应力集中问题;基于名义应力或名义强度的锈蚀钢筋力学性能指标无法科学地地描述锈蚀钢筋的力学特征,锈蚀钢筋和混凝土之间粘结性能应考虑自然锈蚀中坑蚀以及严重锈蚀时锈胀现象的影响,已有的各种锈蚀钢筋混凝土抗剪承载力计算模型均存在一定的片面性。     

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.     

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.     

双不锈钢板混凝土组合梁抗剪性能有限元分析

基于数值模拟验证试验正确性基础上,本文采用有限元软件ABAQUS建立6个分析模型,研究了双不锈钢板混凝土组合梁中抗剪钢筋直径和间距对双不锈钢板混凝土组合梁抗剪承载力影响.结果 表明,增大抗剪钢筋直径和缩小间距均可提升试件的极限抗剪承载力,且提升幅度与抗剪配筋率(与直径、间距相关)成正比.该分析结果为后续系统全面地开展双不锈钢板混凝土组合梁参数分析提供参考.