收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

防护工程中若干规律性问题的研究和机理分析

高光发  
【摘要】:掘开成层式结构是防护工程中常见的结构形式,随着侵彻能力愈来愈强、爆炸威力愈来愈大的新型钻地武器不断出现,研究新型防护结构以提高防护工程的抗侵彻能力和抗爆炸性能显得愈加重要和急迫。围绕这一主题,采用实验、试验、数值模拟和理论分析相结合的方法,重点研究了长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板特别是混凝土靶板的侵彻机理以及分层结构、含空穴和含空壳结构的削波吸能特性,并给出了新型组装式复合遮弹层和复合分配层的结构形式。 本文主要研究内容和创新性成果如下: 1)长杆弹侵彻机理的研究 对长杆弹垂直侵彻半无限厚靶板的问题,就一些主要因素(杆截面形状、头部形状、杆长径比、弹靶密度比、入射速度、弹体与靶板的材料强度等)对其归一化侵彻深度的影响趋势开展了系统的研究,得出了一系列对工程应用有指导意义的规律性结论并分析了其机理。如:证实了三角形截面弹的侵彻能力明显高于圆截面弹的侵彻能力,并指出其机理是三角形截面杆弹的自锐效应以及与此相伴的弹洞及吸能减小;分析总结了不同弹靶强度条件下在不同弹速范围内弹头形状对归一化侵彻深度的影响规律并得出了一些新的结论;建立了侵彻准稳定阶段中弹体速度与入射速度、弹体速度与侵彻速度的关系,研究并证实了弹体归一化侵彻深度与入射速度的关系;在确定的弹体动能条件下,分别给出了一定弹速下达到最大侵彻深度的杆弹最优化长径比和一定长径比条件下达到最大侵彻深度的杆弹最优化弹速;等等。这些结论对弹靶的优化设计都有指导意义。 2)混凝土工事抗侵彻性能的研究及新型遮弹层的设计 建立了改进的计及应变率效应的混凝土抗侵彻土盘模型和改进的规范化算法,避免了计算障碍并提高了计算精度和计算效率;建立了计及材料应变率效应的抗侵彻相似准则,并以所提出新工程算法对大缩尺比混凝土抗侵彻问题系列数值计算结果为基础,得出了对(不计及材料应变率效应时才成立的)抗侵彻几何相似律的修正相似律;总结了现阶段多孔硬脆性材料SHPB实验技术及其数据处理方法,利用该技术和MTS对不同钢纤维含量混凝土的动静态力学性能进行了实验研究,得出了材料强度与应变率和钢纤维含量的关系;对不同钢纤维含量混凝土的抗侵彻性能及双层钢纤维混凝土靶板的抗侵彻性能进行了室外弹道试验研究,得出了不同钢纤维含量下的弹速-剩余弹速关系曲线。最后综合长杆弹侵彻机理及本章相关研究结论给出了新型组装式复合遮弹层的结构形式。 3)分层与含空穴结构防护性能的研究及应用 对分层结构中弹性波的传播以及最优削波分层结构的形式进行了理论分析。利用室外大尺度相似化爆试验研究了分层式分配层结构和含空穴的分配层结构在平面冲击加载和集团装药爆炸条件下的防护性能并进行了相应的数值计算。结果表明:分层结构由于应力波在层间的多次透反射效应从而具有较好的阻尼耗能作用,其削波耗能性能比同厚度单层结构强,并以弹性波透反射理论所导出的公式为基础得出了当多层介质的排列呈现波阻抗强弱交替排列且强弱相差较大时其削波效果更好的结论;含空穴结构分配层由于空穴对波的反射、绕射和屏蔽效应,比普通结构具备更强的削波耗能特性。 4)带壳空穴结构削波耗能特性的研究及新型分配层的设计 利用LS-DYNA软件对无壳空穴结构和带壳空穴结构的削波耗能特性与抗压垮性能进行了对比研究,研究发现二者的削波耗能效果接近但后者有更好的抗压垮能力,故带壳空穴结构比无壳含空穴结构具备更好的防护性能。对含不同几何参数和配置的带壳空穴结构的分配层的削波性能进行了系列的数值计算研究,得出了若干有工程指导意义的规律性结论,如:对单层多个水平配置的带壳空穴结构分配层,其后方的应力时程曲线呈“驼峰状”,其各次应力峰值随空穴间距的减小而减小,但当其外表面间距减小至其半径的一半时其各次峰值应力的最大值将不再有明显的减小,故从分配层结构同时具有较好的抗压垮性能考虑,此种间距可认为是一种“最佳间距”;对双层多个水平配置的带壳空穴结构分配层,其后方的应力时程曲线也呈“驼峰状”,其各次应力峰值随空穴层的层间距的减小而减小,但当其层间距减小到某一定值时其应力峰值将不再随层间距的减小而明显的减小,故从综合考虑分配层的削波耗能效果和抗压垮性能出发,可取此种间距为其“最佳层间距”,研究同时发现,空穴的双层错位结构比双层对齐结构的削波耗能效果更好。以所得出的系列研究结果为基础,提出了具有较好防护性能的新型组装式含空壳复合分配层结构的建议形式。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 高光发;李永池;刘卫国;沈玲燕;;长杆弹截面形状对垂直侵彻深度的影响[J];兵器材料科学与工程;2011年03期
2 徐金中;汤文辉;;钨合金长杆弹侵彻玻璃靶板的SPH方法数值模拟[J];弹箭与制导学报;2008年06期
3 李强,马常祥,赖祖涵,董丽娜;高强低合金钢甲弧形弹侵彻速度与深度的计算[J];爆炸与冲击;1996年04期
4 魏雪英,俞茂宏;钨杆弹高速侵彻陶瓷靶的理论分析[J];兵工学报;2002年02期
5 石艳霞;;钻地武器:伊拉克地下工事的克星[J];现代军事;2003年04期
6 郎林;陈小伟;雷劲松;;长杆和分段杆侵彻的数值模拟[J];爆炸与冲击;2011年02期
7 陈太林,刘荣忠,胡功笠,齐爱东;航空炸弹对土壤侵彻和爆炸效应的计算分析[J];弹箭与制导学报;2003年02期
8 颜海春;余有山;范俊余;潘越峰;;钻地弹对钢纤维混凝土介质的侵彻与贯穿问题[J];弹道学报;2007年02期
9 周健南;常守民;王斌;金丰年;;带地下停车场的人防工程遮弹层设计[J];地下空间与工程学报;2007年05期
10 朱峰;朱卫华;王怡舒;;聚能射流侵彻混凝土靶板的数值模拟研究[J];四川兵工学报;2011年07期
11 朱英贵,周文学,刘芬良,沈汉江,赵健康;某型坦克对钢筋混凝土工事的射击效能分析[J];火力与指挥控制;2002年01期
12 青建华,王良厚,刘伯学;钻地核弹侵彻深度及其爆炸的地面核监测[J];核电子学与探测技术;2005年06期
13 吕晓聪;许金余;;弹体对钢纤维混凝土侵彻深度的计算研究[J];弹箭与制导学报;2006年01期
14 汪德武;高洪泉;杜海霞;王少龙;;斜侵彻弹体运动分析与仿真[J];弹箭与制导学报;2006年03期
15 周红;李伟;侯满义;;战斗部侵彻多层防护目标的一种预估算法[J];弹箭与制导学报;2006年SA期
16 周健南;王斌;金丰年;袁小军;;侵彻岩石深度计算公式对比分析[J];弹箭与制导学报;2007年05期
17 赵生伟;古仁红;初哲;李明;;大装填比弹侵彻钢筋混凝土实验研究[J];中国工程科学;2009年08期
18 王起帆;郭志昆;田强;王征;;含高强RPC球柱的复合遮弹层偏航试验研究[J];地下空间与工程学报;2009年05期
19 厉程;;一种新型聚能装药侵彻目标的数值模拟[J];企业技术开发;2011年03期
20 齐爱东;刘荣忠;郭锐;史争军;;动能弹侵彻混凝土介质的一种工程计算方法[J];弹箭与制导学报;2003年S5期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 庞有超;何翔;查吕应;;对FORESSTAL公式的改进[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年
2 魏雪英;王延斌;徐拴强;俞茂宏;;长杆弹高速侵彻岩石的空腔膨胀理论分析[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
3 郁时炼;梁雷;;细长杆弹侵彻半无限混凝土的二维数值模拟研究[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第一册)[C];2005年
4 左魁;曾宪明;李世民;李林;王晓翠;;长杆弹在岩石介质材料中侵彻爆炸试验研究[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2006年
5 张凤国;洪涛;王政;;钨合金长杆弹对混凝土厚靶侵彻规律的数值分析[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年
6 郁时炼;蔡书生;冉纪海;;钻地弹侵彻半无限介质深度的一种计算方法[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第一册)[C];2005年
7 刘瑞朝;吴飚;牛小玲;;钢球混凝土抗侵彻试验研究[A];第二届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2002年
8 陈小伟;郎林;雷劲松;;长杆弹侵彻半无限靶板的数值分析[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年
9 杨建超;何翔;刘瑞朝;吴建华;;弹体侵彻岩体过载特性数值模拟分析[A];第六届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2007年
10 何翔;刘瑞朝;孙桂娟;黄家蓉;;弹体侵彻多层介质的运动规律研究[A];第一届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高光发;防护工程中若干规律性问题的研究和机理分析[D];中国科学技术大学;2010年
2 楼建锋;侵彻半无限厚靶的理论模型与数值模拟研究[D];中国工程物理研究院;2012年
3 王政;弹靶侵彻动态响应的理论与数值分析[D];复旦大学;2005年
4 梁斌;动能攻坚战斗部对混凝土靶侵爆效应研究[D];中国工程物理研究院;2009年
5 罗勇;聚能效应在岩土工程爆破中的应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
6 何涛;动能弹在不同材料靶体中的侵彻行为研究[D];中国科学技术大学;2007年
7 齐振伟;反机场跑道串联随进弹终点效应的实验研究与数值模拟[D];国防科学技术大学;2007年
8 兰彬;长杆弹侵彻半无限靶的数值模拟和理论研究[D];中国科学技术大学;2008年
9 吴乔国;不同材料靶板的抗弹性能研究[D];中国科学技术大学;2012年
10 王峰;有限元方法及其在高速碰撞中的应用[D];中国科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴克刚;Al_2O_3陶瓷板和装甲钢板抗长杆动能弹侵彻效应的实验与数值模拟研究[D];国防科学技术大学;2004年
2 王运叶;旋转长杆弹垂直侵彻水泥靶时应力波特性研究[D];太原科技大学;2011年
3 石志勇;长杆射弹侵彻两种混凝土靶的特性研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
4 顾叶青;爆炸式反应装甲对长杆弹作用机理的研究[D];南京理工大学;2004年
5 周权;聚能装药破甲侵彻深度与穿孔直径多目标优化设计研究[D];南京理工大学;2007年
6 王振宇;聚能装药对复杂板壳结构的破坏机理研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
7 任丽丽;硬目标侵彻动态参数测试系统的研究[D];中北大学;2008年
8 乔建忠;过载记录器的设计及数据处理分析[D];中北大学;2009年
9 候炜;旋转侵彻体对混凝土的侵彻研究[D];南京理工大学;2009年
10 杨雄源;复合杆体碰撞机理研究[D];南京理工大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张文山;采用分层结构浙江联通构建运维专网[N];中国计算机报;2002年
2 本报记者 万鸽;中国社会分层结构衍生新变[N];中国企业报;2001年
3 贺斌;公平分配要通过三次分配来实现[N];中国财经报;2007年
4 耿海军;“钻地弹”:使战场向地下延伸[N];解放军报;2005年
5 ;有机太阳能电池问世[N];人民日报;2001年
6 程新;创建数字开发区[N];中国计算机报;2002年
7 谷俭政 李昊;NGN多业务数据平台结构浅析[N];计算机世界;2006年
8 刘崇顺(作者系市社科院首席研究员);优化武汉的社会阶层结构[N];长江日报;2005年
9 南京邮电大学通信工程系教授 糜正琨;解NGN的QoS之“痛”[N];通信产业报;2005年
10 记者 曲国斌 钱铮;地下设施有克星[N];新华每日电讯;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978