刚性弹丸对混凝土靶的垂直侵彻研究

假定弹体为刚体，利用空腔膨胀理论计算了刚性弹丸垂直侵彻靶板时的侵彻阻力，并以卵形弹为例根据牛顿定律得到了只含有2个无量纲参数的侵彻深度表达式，并与实验结果进行比较，二者吻合良好。     

12.7mm穿燃弹对Q235半无限厚靶板的侵彻行为

针对12.7 mm穿燃弹对半无限厚均质各向同性软钢靶的侵彻行为,采用12.7 mm弹道枪进行了多发垂直侵彻Q235半无限钢靶的弹道试验.试验结果表明:12.7 mm穿燃弹对Q235半无限钢靶的侵彻过程中弹芯无明显变形,表现为刚性侵彻,侵彻深度与弹芯的着靶动能呈线性关系.利用LS-DYNA有限元软件对12.7 mm穿燃弹...     

卵形弹丸对金属靶板侵彻深度的研究

基于空腔膨胀理论分析了卵形弹丸对金属靶板的侵彻问题,推导了侵彻深度的计算方法,利用据此编制的计算程序给出了侵彻深度与弹丸初速的关系,并应用LS-DYNA3D三维有限元动力分析软件进行了数值模拟.理论计算、数值模拟得出的结果与实验结果相吻合,表明两种方法的有效性.     

卵形弹丸垂直侵彻钢筋混凝土靶的工程解析模型

为了研究钢筋混凝土中钢筋对侵彻弹丸的阻力作用,通过对试验取出的钢筋混凝土试块的宏观和微观分析,在球形空腔膨胀模型的基础上,考虑弹丸直接与钢筋发生碰撞时钢筋对弹丸的阻力,建立了弹丸侵彻钢筋混凝土的工程解析模型。分析弹丸在钢筋交汇节点、钢筋网格中心点、单根钢筋的中点以及其他任意位置点与钢筋接触情况下钢筋对侵彻的影响。研究表明,钢筋混凝土中的钢筋不仅对混凝土的强度有影响,在弹丸撞击到钢筋时还对弹丸的侵彻能力有减小的作用。在网眼尺寸一定的条件下,随着体积配筋率的增大,钢筋对弹丸的阻力作用越明显,但在相同体积配筋率下,钢筋直径的影响小于钢筋网层间距的影响。     

靶板厚度对12.7 mm穿燃弹剩余速度和断裂特性的影响

为了获得12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi钢板的剩余速度和断裂特性,开展了12.7 mm穿燃弹侵彻不同厚度30CrMnSi靶板的试验研究,分别利用激光测速和测速靶测量了弹心穿靶前后的速度,通过改变靶厚获得了12.7mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的极限穿深。然后使用LS-DYNA动力学软件,利用FEM网格与SPH粒子相结合的数值模拟方法对12.7 mm穿燃弹侵彻30CrMnSi靶板的过程进行了仿真计算。最后利用穿甲力学理论对穿燃弹的侵彻深度、剩余速度和不同厚度靶板的弹道极限进行了理论计算。结果表明：弹心剩余长度随着靶板厚度的增加而增加,弹心的侵蚀区域由弹身部位逐渐向弹尾移动,弹性区域逐渐扩大,并且随着靶板厚度的增加,靶板的弹道极限也随之增加,弹心侵彻靶板后的剩余速度逐渐降低,根据理论计算,12.7 mm穿燃弹对30CrMnSi靶板的理论侵彻深度约为27.7 mm,与试验结果相符。     

厚均质靶板在抗穿甲过程中的倾角效应研究

文中针对厚均质靶板在抗穿甲过程中的倾角效应展开研究,选择29.6°/400 mm的均质靶板进行了实弹射击试验,并建立仿真模型。利用ANSYS/LS-DYNA有限元对不同倾角条件下的均质靶板抗穿甲过程进行了数值模拟,得出垂直穿深相同条件下,均质靶板的倾角效应在抗穿甲过程中的影响。这些结论对指导今后武器装备试验具有实际意义。     

刚性弹正侵彻钢筋混凝土靶阻力模型

建立刚性弹的侵彻阻力模型,是对钢筋混凝土靶侵彻进行理论建模时首先需要解决的问题。针对现有模型的不足,以文献［3］中钢筋混凝土空腔膨胀理论和文献［4］中开坑深度模型为基础,通过研究弹体与钢筋的相互运动、钢筋的受力和失效,给出了弹体冲击作用下的钢筋动态响应模型;基于单根钢筋对弹体的碰撞作用力,考虑不同典型着靶位置以及弹体同时与两层钢筋相互作用的情况,建立了较为完备的钢筋混凝土靶侵彻阻力模型;结合文献\[13-14,18-20\]中的实验数据对该模型进行了验证与参数影响分析。结果表明：新模型能够较为合理地计算侵彻过程,反映了弹体与钢筋碰撞作用的细节,可为弹体侵彻及钢筋混凝土防护的工程实践提供理论参考。     

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。     

尖头刚性弹贯穿金属厚靶的终点弹道性能研究

根据侵彻阻力的一般表达式,文中引入阻尼函数ξ对尖头刚性弹垂直贯穿金属厚靶问题进行研究,给出了由四个无量纲物理量,也即撞击函数I、弹头形状函数N、阻尼函数ξ和无量纲靶厚χ表示的终点弹道性能表达式。结合公开发表的穿甲实验数据,将相关分析与不计阻尼函数ξ情形的异同进行了比较,分析结果与实验数据相符。     

长杆弹侵彻半无限靶板的影响因素及其影响规律

针对长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板的问题,理论上分析了影响弹体侵彻效率的主要因素,并就其对长杆弹归一化侵彻深度的影响规律及机理进行了系统的探讨,得出了长杆弹截面形状、头部形状、长径比、入射速度、弹靶材料密度比、弹靶材料泊松比、弹靶材料强度在长杆弹侵彻过程中的影响机理和其对最终归一化侵彻深度的影响规律。这些结论能够对长杆弹、防护装甲以及防护工事的设计提供一定的科学依据。     

头部非对称刻槽弹体侵彻混凝土目标性能研究

为进一步提高弹体对混凝土类脆性靶体的破坏能力,提出一种可对混凝土施加轴线压缩与切向剪切联合破坏作用的头部非对称刻槽弹体,并在极坐标下表征非圆截面头部弹体结构。利用准静态柱形空腔膨胀模型,建立轴向压缩-切向剪切联合作用下的准静态柱形空腔膨胀理论模型,推导得到考虑剪切效应的靶体响应力函数。在此基础上,发展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土目标局部相互作用模型。基于前述分析,开展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限混凝土目标系列试验研究。研究结果表明：考虑剪切效应的二维空腔膨胀理论及局部相互作用模型的理论计算结果与试验结果吻合较好;与普通尖卵形弹体相比较,头部非对称刻槽弹体具有较好的侵彻能力,能有效提高侵彻深度。     

钨合金易碎材料动态穿甲特性试验研究

针对4种不同的钨合金组份,为考核其动态穿甲性能和靶板后效特性,开展了静态拉伸、压缩和动态穿靶试验.通过试验确立了易碎材料动态穿靶特性与静态试验参数的关系,确立了影响易碎钨合金材料的主要静态参数是拉压比、延伸率和断面收缩率,为易碎穿甲弹的设计提供了参考数据.     

典型泡沫铝夹芯材料的枪弹侵彻仿真与实验

为考察枪弹打击下三明治型泡沫铝夹芯材料的防护性能,采用仿真分析与实弹打击试验相结合的方法,研究7.62 mm枪弹对不同面板配置泡沫铝夹芯材料的打击效果.结果表明:增加泡沫铝芯层后,金属层合材料的抗侵彻性能有大幅提升;入射、出射面板总厚度一致情况下,增大入射面板厚度能改善材料整体抗侵彻能力;入射和出射面板为Q235钢且芯层为均质泡沫铝时,在面板总厚度8 mm、芯层厚50 mm的结构配置下能够有效防护以735 m/s速度入射的7.62 mm步枪弹.该研究可为泡沫铝夹芯材料在军用装备抗弹防护中的应用提供参考.     

长管体垂直侵彻半无限靶筒化模型

长管体是异形侵彻体的重要组成部分。长管体侵彻靶板有明显的特殊现象，根据试验结果描述了长管体垂直侵彻半无限靶板的物理图像，建立了侵彻阶段的理论模型、进行了计算，并同长杆体进行了对比，计算与试验结果吻合较好。长管体侵彻时中间“靶芯”对侵彻过程的影响较大。初速范围在1300 m/s至1800 m/s之间时，长管体的侵彻深度与初速基本呈线性关系。长管体的侵彻能力小于同长度同质量同密度的长杆体的侵彻能力。讨论了长管体侵彻深度随内外径比的变化规律。在相同内外径比下侵彻深度随速度的增大而增大，相同速度下侵彻深度随内外径比的增大而减小，并在内外径比增大的某一值时急剧减小。本研究对伸出式穿甲弹的设计有一定的参考价值。     

伸出式侵彻体垂直侵彻半无限靶数值模拟

对伸出式侵彻体垂直侵彻半无限靶板的物理过程进行了描述,分析了侵彻过程中一些重要参量的变化规律,并对此过程进行了三维数值模拟,模拟结果与试验结果有较好的一致性;与具有相同质量相同外径的基准杆进行了比较,结果表明,在火炮速度范围内,伸出式侵彻体相对基准杆有较大的穿深增益,而且这种穿深增益随着撞击速度的增加而逐渐增加.     

MCA方法在模拟弹丸侵彻混凝土中的应用

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、体积应变等三开关破坏准则.应用该模型对弹丸侵彻混凝土进行数值模拟,再现了侵彻过程中弹丸的运动及混凝土的飞散、应力波的传播等物理现象.给出的侵彻深度等计算结果与14.5 mm弹道枪所获得的实验结果基本吻合,说明该计算方法可以有效计算和模拟高速侵彻问题.