弹性弹体侵彻混凝土靶板的过载特性研究

研究了弹性弹体侵彻半无限混凝土靶板的冲击过载特性,利用泰勒级数将弹体两个侵彻阶段的阻力表示为一个函数并考虑应力波的影响,提出了简化的侵彻方程。对边界条件进行齐次化,介绍了求解弹体加速度历程的分离变量算法。尖形弹丸垂直侵彻混凝土靶板试验和Sandia实验室的侵彻过载试验数据与计算结果对比,显示两者一致性较好。分析了弹体内不同位置的过载波动特性,为侵彻用火工品和小型装药的过载安定性和可靠性评估提供了理论参考和分析方法。     

大装填比弹侵彻钢筋混凝土实验研究

设计了一种薄壁弹体,采用YOUNG方程预估该弹体侵彻混凝土靶板的侵彻深度,采用SAMPLL程序预估轴向过载.运用LS-DYNA软件分析弹体的侵彻过程,对材料力学性能进行实验研究.通过在φ130 mm气炮上的一系列弹体侵彻钢筋混凝土靶实验,考核了弹体的结构强度和侵彻深度.结果表明:弹体在低速侵彻钢筋混凝土靶板时结构不会发生破坏,300 m/s速度下具备侵彻贯穿600 mm钢筋混凝土层的能力.     

混凝土板在弹体冲击下的响应试验与数值模拟

混凝土板在刚性弹体垂直冲击下，受到侵彻对击穿，本文用有限元数值模拟了这一过程，得到了弹体击穿靶板后的剩余速度，靶板被击穿后形成的开坑区和层裂区的大小以及靶板中未被破坏部分的应力应变值，并与实弹试验结果及其它分析方法得到的结果作了比较，都较接近。     

考虑攻角的长杆弹斜穿透中厚铝靶机理

攻角对长杆弹斜侵彻有重要影响,该文通过大量数值模拟研究了攻角对长杆弹斜穿透中厚铝板的影响机理。基于实验验证的有限元模型,开展了变速度和攻角的多工况数值模拟,得到了侵彻过程中弹体的减加速度大小、速度方向以及整体弯曲的变化规律,分析了侵彻速度、倾角和攻角对侵彻阻力、弹体弯曲和弹道偏转的影响。结果表明:带攻角斜侵彻时,负攻角对弹体弯曲的影响明显大于正攻角,且弹体弯曲随着侵彻速度的增大而减小;随着斜侵彻速度的增大,攻角引起弹体甩尾和弹道偏转越明显,此时带攻角的斜侵彻过程的能量损耗机理明显不同于正侵彻和无攻角的斜侵彻。     

动能弹侵彻多层陶瓷靶板数值模拟研究

结合试验对钨合金长杆弹垂直侵彻多层陶瓷靶板进行了三维数值模拟,得出了侵彻的物理图像及各种参量的变化规律。模拟结果中,后置钢靶剩余穿深和陶瓷破碎锥形状与试验基本一致。对于多层陶瓷靶板,每一层都会有漏斗形的破碎锥出现,且这些破碎锥的形状基本一致。随着陶瓷层数的增多,弹体的速度和动能下降速率逐渐变小。比较了相同厚度的多层和单层陶瓷靶板的抗弹性能,结果表明两者的陶瓷破坏形式不同,多层靶板的抗弹性能要优于相同厚度的单层陶瓷靶板,且仅在一定厚度范围内这种优势才较为明显。     

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.     

弹体在具有内摩擦分层介质中垂直侵彻计算方法

将弹体侵彻近区分为破坏区和弹性区,忽略裂纹区影响,利用内摩擦介质侵彻近区运动学方程式,求得弹头阻力。并且通过自由表面边界条件,推导出弹体以残余速度侵彻其他多层介质的阻抗力,得出在垂直情况下,分层介质的侵彻理论公式。当弹体的侵彻速度在一定范围内时,分层介质可以采用波阻抗等效介质方法分析,其结果与目前我国采用的规范计算公式相吻合,使其计算方法建立在较坚实的物理基础上。     

偏转式抗侵彻防护技术研究现状

随着弹体侵彻能力不断提升，传统“阻挡”的防护设计思想指导下的防护结构为达到防御目标，其质量与尺寸必将不断提高。基于弹体非理想侵彻及侵彻非均匀防护结构中的弹体偏转现象而提出的“偏转”防护思想，使得更加轻质高效的防护结构成为可能。本文以弹体侵彻过程中的各种偏转现象为主要研究对象，综述了偏转式抗侵彻防护技术的研究现状，主要内容包括弹体非理想侵彻过程和弹体侵彻非均匀防护结构过程中的偏转现象，非理想侵彻的过程分析以及影响弹体非理想侵彻过程中偏转程度的主要因素，非均质防护结构偏转弹体的机制，介绍了目前实际应用中较为典型的三种偏转式防护结构形式，并分析了其抗侵彻性能和存在的不足，最后针对目前偏转式抗侵彻防护技术研究现状提出了建议，为高效能偏转式防护结构研究提供参考依据与思路。     

刚性弹体对素混凝土厚靶侵彻响应的LDPM数值模拟研究EI北大核心CSCD

基于一种新的细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model(LDPM),该研究建立了刚性弹侵彻素混凝土厚靶的数值仿真模型。对LDPM基本假设和细观模型构建简单介绍,结合三轴压缩响应曲线,对23 MPa强度素混凝土进行LDPM参数标定。通过对比弹体减速度和侵彻深度试验值,验证数值模型对于混凝土厚靶侵彻问题的适用性。LDPM模拟弹体恒定速度侵彻混凝土厚靶,获得侵彻行程中侵彻阻力变化曲线,结合Forrestal阻力公式得到靶体静态阻应力。仿真结果表明,尖卵形弹头不同CRH值以及侵彻速度对靶体静态阻应力基本没有影响;弹径为最大骨料直径3倍、6倍和8倍的弹体受到靶体静态阻应力分别为260 MPa、175 MPa和163 MPa。该结果对混凝土侵彻缩比实验研究具有重要的实际工程意义。     

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。     

对弹体侵彻混凝土靶体阻力函数计算公式的探讨

基于动态球形空腔膨胀理论,探讨了混凝土材料的单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、压力硬化系数对阻力函数的影响,并指出,混凝土靶体的弹性模量和单轴抗压强度对阻力函数影响较明显,而泊松比和压力硬化系数的影响可以忽略不计。在此基础上,该文忽略泊松比和压力硬化系数的影响,通过引入弹性模量与单轴抗压强度的关系式,分别建立了基于弹性-断裂-塑性和弹性-塑性两种靶体响应模型下,同时考虑单轴抗压强度和弹性模量影响的阻力函数理论公式,并建立了弹体侵彻靶体的加速度时程计算模型。通过与不同尺寸弹体侵彻实验数据对比,验证了该文提出阻力函数表达式的适用性及其在加速度时程以及较大尺寸弹体侵彻深度计算中的优 越性。     

混凝土板受刚性弹撞击的贯穿系数研究

根据侵彻混凝土介质时弹体表面的应力表达式,得到弹体在侵彻过程中的阻抗力,并建立弹体的运动方程.临界贯穿情况发生时,贯穿块表面刚好达到剪切破坏应力,利用这一条件并结合贯穿系数的定义,推导出混凝土板受刚性弹撞击的贯穿系数计算公式.通过计算分析表明:混凝土板的贯穿系数随弹体侵彻深度hq值的增大而减小,随弹体直径d的增大而增大,并且将计算结果与国内外经验公式的结果进行对比,验证了文中贯穿系数计算方法的可靠性.     

应力波传播对弹丸实测超高值加速度的影响

采用较为简单的力学模型和简化的边界条件,以直杆一端施加一半正弦载荷脉冲和模拟弹体冲击刚性靶为例,用理论推导和计算机仿真的方法分析应力波传播和弹体加速度的关系.并采用LS-DYNA对加速度存储测试电路系统(含其缓冲结构)的壳体上不同点的加速度分布进行了计算机仿真.研究表明,在弹体侵彻目标时,刚体的弹体质心加速度与实际值相差好几倍,数据处理时应根据具体目的分析.     

破片模拟弹侵彻钢板的有限元分析

根据破片模拟弹侵彻钢板的实验研究，采用MSC．Dytran对破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性、钢板的破坏模式以及弹体的侵彻速度、靶板的侵彻阻力进行了有限元分析，并将分析结果与实验结果进行了比较．分析结果表明，破片模拟弹冲击钢装甲的侵彻过程可大致分为初始接触、弹体侵入、剪切冲塞和穿甲破坏4个阶段．有限元分析的破片模拟弹侵彻特性及靶板破坏模式与实验观测结果有较好的一致性，在靶板破口的正面，与弹体平面凸缘两端接触的部分，变形以剪切为主，而与切削面接触的部分，以挤压变形为主；靶板破口背面为剪切冲塞破坏；有限元模拟的弹体剩余速度与实验结果吻合较好，弹体侵彻过程中弹靶作用界面的速度和侵彻速度近似呈线性变化．有限元分析结果还表明，采用适当的模型，有限元法能较好地模拟破片模拟弹侵彻钢板的侵彻过程、侵彻特性以及钢板的破坏模式．     

高速动能弹侵彻硬目标加速度测试技术研究

通过理论分析、计算机模拟和现场实测,研究了弹体高速侵彻硬目标时,弹体中应力波传播对弹体实测加速度的影响规律;采用不同密度、不同孔径的泡沫铝材料对电路模块进行保护。利用自主研制的弹载高g值加速度存储测试仪器,现场测取了弹体侵彻混凝土靶过程中的加速度,并分析了测试数据的有效性。     

弹体侵彻陶瓷/金属复合靶板问题的研究

针对弹体侵彻陶瓷/金属复合靶板的问题,将弹体的墩粗变形、陶瓷面板碎裂及陶瓷锥的形成变化和金属背板的变形结合起来,建立了可变形弹体垂直侵彻陶瓷/金属靶板的理论分析模型。利用大型非线性有限元程序LS-DYNA3D,对平头弹侵彻陶瓷/金属复合靶板的问题进行数值模拟,得到了陶瓷/金属复合靶板受弹体侵彻的变形过程。最后给出了典型位置的位移随时间的变化曲线,理论模型分析结果和数值模拟结果与实验结果进行了对比,吻合很好。说明理论分析模型的正确性和数值模拟结果的可靠性,可以为复合靶板的设计提供有利依据。     

刚性弹侵彻有限直径金属厚靶的机理与模型研究

采用统一强度理论,考虑靶板中间主应力效应和靶体侧面自由边界的影响,得到线性硬化靶材在弹塑性阶段和塑性阶段的空腔壁径向应力的表达式,建立线性硬化靶材的统一侵彻模型,求出中低速(v₀≤1000 m/s)刚性弹体侵彻有限直径金属厚靶时侵彻阻力、侵彻深度计算公式,并利用Simpson算法对其进行求解,分析了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侵彻过程中弹靶的动态响应,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、对靶材在不同撞击速度下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、靶体半径和弹头形状对有限直径金属厚靶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,侵彻深度增加了22.45%;随着靶弹半径比的减小,侵彻深度不断增大,当靶弹半径比小于等于16时,侵彻深度增大的程度显著,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。     

蜂窝铝的侵彻实验研究与有限元模拟

目的 研究弹体侵彻蜂窝铝的力学行为。方法 在实验中, 通过轻气炮加速的尼龙弹体冲击蜂窝铝靶体。利用Ansys/LS-DYNA建立了弹体侵彻蜂窝铝的壳单元有限元模型。结果 实验给出了冲击速度为140和167 m/s时弹体的加速度曲线。运用壳单元模型对蜂窝铝的侵彻进行模拟, 得到了弹体的加速度曲线以及蜂窝铝在侵彻过程中的变形图。结论 将模拟结果与实验结果进行了对比, 发现模拟结果与实验结果符合较好, 证明了壳单元有限元模型模拟蜂窝铝侵彻行为的可靠性。     

小尺寸装药冲击过载理论分析与仿真

研究了弹载小尺寸装药侵彻混凝土靶板的冲击力学特性,将装药置于非惯性系中,其绝对加速度是牵连加速度与相对加速度的矢量和。利用应力波理论建立了小尺寸装药的相对过载方程,得到了装药的过载表达式,分析了装药相对过载与弹体相对过载的关系。对弹载装药侵彻混凝土靶板进行了仿真计算,得到了与理论分析一致的结果。为小型装药的侵彻过载特性评估提供了理论参考和分析方法。     

弹体攻角侵彻混凝土靶的工程计算模型

为了研究倾角、攻角等参数的变化对侵彻过程的影响,基于表面层裂机理和刚体运动学方程,建立了用于分析弹体斜侵彻混凝土靶的工程计算模型。利用该计算模型得到弹体侵彻过程中的受力和过载的变化情况,获得侵彻弹道随倾角、攻角等参数变化的规律:负攻角对斜侵彻的弹道偏转具有一定的抑制作用,正攻角对斜侵彻的弹道偏转具有放大作用。计算结果与试验数据吻合较好,表明该计算模型能准确地预估弹体斜侵彻混凝土的动力学过程。该方法可以为弹体对混凝土靶的斜侵彻弹道分析,尤其开坑、初始偏转预估提供一种实用手段。