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弹丸侵彻混凝土靶的数值模拟研究

张立杰  
【摘要】:随着精确打击武器、高威力武器技术的快速发展,一些重要的、具有重大战略意义的、高价值的目标均已转入地下,并加强了防护。攻坚战斗部是对付此类坚固目标的有效手段,因此研究弹体对靶板的侵彻毁伤效应是研究攻坚战斗部的基础。本论文通过理论分析、数值模拟和试验验证相结合,研究弹体在不同初速度、倾角、靶板厚度等工况的毁伤机理和模式,为提高弹丸侵彻威力设计提供一定参考依据。 首先用半经验分析方法和空腔膨胀解析分析模型,分别得出了弹体侵彻混凝时侵彻阻力、侵彻深度与弹体结构、靶体特性参数和侵彻速度等主要影响因素的关系式。通过收集和分析国外实验数据和相关侵深半经验公式、空腔膨胀模型计算表明,弹头尖锐程度和靶的强度对侵深都有一定程度的影响。 采用有限元数值模拟软件LS-DYNA计算分析了卵形弹体正侵彻有界混凝土靶板时的弹体和靶板响应,分析了弹体各参数对侵彻贯穿深度和剩余速度的影响;计算分析了弹体正侵彻半无限混凝土靶板时的弹体和靶板响应,分析了弹体的速度衰减和过载变化,通过与Forrestal理论计算对比,结果比较吻合,说明了数值模拟计算的模型的材料的选择是准确的。另外,Forrestal公式能够满足在一般工况下的工程估算。 开展了跳弹现象的数值模拟研究,以直径为57mm卵形为研究对象,数值模拟了动能弹斜侵彻半无限厚混凝土靶时产生跳弹现象的全过程,研究结果表明,翻转力矩是产生跳弹现象的根本原因,初始入射速度、入射角对跳弹现象都有不同的影响。


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