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弹丸对有界混凝土靶的侵彻研究

梁斌  
【摘要】:本文研究了弹丸对有界混凝土靶侵彻破坏效应,利用有限元分析软件进行了大量的数值试验,分析了弹丸侵彻有界混凝土靶破坏特性,并将数值模拟结果与试验结果进行比较,给出靶体边界效应对弹丸侵彻混凝土靶体的影响以及相应的混凝土靶体的设计建议,可适用于一般情况下弹丸侵彻混凝土问题的分析。 第二章对弹丸侵彻有界靶进行了理论分析。基于前人的研究成果,应用准静态空腔膨胀理论,将一陶瓷分析模型应用到侵彻有界混凝土靶体的分析中,并得出弹丸在侵彻有界靶侵彻阻力与弹靶径之间的关系。 第三章对弹丸侵彻混凝土靶进行了数值计算。应用非线性动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA,对弹丸侵彻进行三维数值模拟,通过对方形靶体侵彻的模拟,得出不同边界情况下,弹丸的侵彻深度、侵彻加速度曲线,并对计算结果进行对比分析;对圆柱型靶体,分别计算了截卵型弹丸对不同靶径、不同靶厚在不同的侵彻速度下弹丸及靶板的侵彻破坏响应,以及靶体在有无边界反射情况下的侵彻情况,得到了相应的靶体侧面边界及靶后面边界效应对侵彻深度和加速度影响结果;利用有无边界情况下的侵彻加速度以及弹丸侵彻过程中过载变化特点作为判别是否存在边界效应影响的判据:获得了靶体直径大小与可以忽略靶体侧面边界影响的最大弹丸侵彻速度之间、以及弹丸侵彻深度与可以忽略靶体底面边界影响的最小靶体厚度之间的经验表达式;同时分析得出用靶弹直径比约为20左右的周向约束的柱形混凝土靶可模拟半无限混凝土靶条件的结论。在此基础上提出了对有界混凝土靶体设计的一些建议。 第四章对弹丸侵彻混凝土靶进行了实验研究。为探索钻地弹对有界混凝土靶的侵彻规律和现象,研究弹丸对混凝土靶的极限穿透能力和靶板破坏情况,以27.5kg动能弹为原型,分别设计了两种不同长径比的缩比试验弹和相应的混凝土靶板。并进行了侵彻试验,通过试验获得了靶板破坏的特征数据以及弹丸撞靶后的破坏规律的认识,为钻地武器的研究提供宝贵的实验数据。本文还对相关实验进行了分析,并与数值模拟结果进行对比,得出了一些有用的结论。 最后,在第五章对全文进行总结,并对下一步工作进行了展望。


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