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高速飞行体与仿生材料相互作用的数值仿真

史晓宁  
【摘要】:明胶具有与肌肉组织密度相近,弹性相似等特点,是致伤实验常用的良好试验材料。创伤弹道学中常用明胶进行致伤模拟实验,来研究枪弹致伤效应与致伤机理。 对于明胶在投射物高速侵彻作用下的动态响应通常难以用传统的理论计算和分析方法来解决,随着计算机技术的迅速发展,有限元仿真技术广泛应用在大位移、大转动和大应变、材料非线性分析中,已发展成为一种可靠而准确的分析途径。本文利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DANA,以钢球和手枪弹侵彻明胶靶标的有限元模拟为研究对象开展研究。通过对球形杀伤元侵彻明胶靶标进行试验建模,总结出一套杀伤元和靶标网格建立的通用方法,确定了其适用性与准确性。对9mm巴拉贝鲁姆弹侵彻靶标的数值仿真结果与实验结果进行对比验证,数据吻合效果良好,验证了计算模型的正确性;并重点分析了子弹侵彻明胶靶标时的瞬时空腔效应,对明胶中位移场,速度场以及应力应变场等各种场形态变化及靶标动态响应进行了深入研究,总结了枪弹在侵彻明胶过程中的能量转化规律,为以后的研究工作提供了参考依据。


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