尖卵形长杆弹侵彻半无限混凝土靶的动力学行为研究
发布时间：2022-08-02 15:17
混凝土作为重要的建筑材料因其优异的性能广泛运用于军事、工业和民用建筑中,对其在高速侵彻下动态响应的研究具有重要的工程价值和科学意义。本文中,采用理论分析、数值模拟与现有实验数据相结合的方法,对刚性弹侵彻半无限混凝土靶侵彻阻力的参数相关性进行分析,得到了计入弹体尺寸效应的分阶段侵彻深度计算公式。对于变形弹,建立了均匀磨蚀下弹体的质量损失及头形钝化的分析模型,基于三维有限元细观模型,分析了弹体在靶体非对称作用下的动态响应。1)基于AUTODYN-2D有限元软件,分析了刚性弹侵彻半无限混凝土靶侵彻阻力的参数相关性。对于开坑阶段,通过建立了包含圆锥形前坑与圆柱形坑相连接的两段式预制坑的靶体模型,对入靶自由面影响区深度(Pent)进行了定量分析,结果表明Pent的值与弹头的尖削程度呈正比,对混凝土强度及侵彻速度的变化不敏感。对于隧道阶段,根据弹体加速度时程曲线与初始侵彻速度的关系,可按照不同的初始侵彻速度将其划分为三个区域:当侵彻速度为100m/s-600m/s时,侵彻阻力与靶体惯性项无关,恒阻力的近似稳定值与初始侵彻速度呈正比;当侵彻速度位于600m...
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 概述
1.2.2 刚性弹侵彻阻力研究
1.2.3 可变形弹质量侵蚀研究
1.2.4 弹靶结构响应理论及数值研究
1.3 本文的研究内容
第二章 弹体侵彻半无限混凝土靶阻力分析
2.1 典型的侵彻阻力模型
2.1.1 基于动态球形空腔膨胀理论的阻力模型
2.1.2 恒阻力侵彻模型
2.1.3 模糊侵彻模型
2.2 基于数值模拟的侵彻阻力参数分析
2.2.1 本构模型及材料参数
2.2.2 有限元模型建立及验证
2.2.3 入靶区深度分析
2.2.4 隧道区阻力分析
2.2.5 分阶段侵深公式
2.3 本章小结
第三章 刚性弹侵彻阻力的尺寸效应分析
3.1 侵彻阻力与弹体几何尺寸的相关性
3.2 基于数值模拟的侵彻阻力参数分析
3.2.1 有限元模型建立
3.2.2 靶体动态阻力与弹体几何尺寸的关系
3.3 考虑弹体几何尺寸的侵彻模型
3.4 本章小结
第四章 弹体侵彻半无限混凝土靶质量损失分析
4.1 质量损失实验数据
4.2 经验模型
4.3 质量损失的参数相关性
4.4 弹靶间摩擦系数的参数相关性
4.4.1 弹体直径影响
4.4.2 弹靶强度影响
4.4.3 硬度修正
4.4.4 修正的Jones模型
4.5 弹头形状变化
4.6 本章小结
第五章 基于混凝土三维细观模型的弹体结构及弹道稳定性分析
5.1 引言
5.2 有限元模型建立及验证
5.2.1 三维Voronoi方法介绍
5.2.2 随机骨料模型的生成
5.2.3 细观混凝土侵彻模型的建立及验证
5.3 刚性弹正侵彻偏转影响因素分析
5.3.1 侵彻细观混凝土靶的弹道偏转现象
5.3.2 弹道偏转的参数分析
5.4 变形弹在横向非对称作用下的结构稳定性研究
5.4.1 弹体的受力模型
5.4.2 弹体的屈服分析
5.4.3 弹体结构稳定性的参数分析
5.4.4 弹体的屈服后效分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
博士学位论文独创性说明
【参考文献】：
期刊论文
[1]刚性弹正侵彻钢筋混凝土靶阻力模型[J]. 张爽,武海军,黄风雷. 兵工学报. 2017(11)
[2]基于细观混凝土模型的刚性弹体正侵彻弹道偏转分析[J]. 邓勇军,陈小伟,姚勇,杨涛. 爆炸与冲击. 2017(03)
[3]基于Delaunay三角剖分的三维随机骨料混凝土模型研究[J]. 张杰,王志华,树学峰. 太原理工大学学报. 2017(01)
[4]钢筋混凝土靶体侵彻破坏响应及其原位测试技术研究[J]. 徐伟芳,陈小伟,张荣,何丽灵,李会敏,黄海莹. 中国科学:技术科学. 2016(04)
[5]基于Voronoi方法的混凝土三维随机粗骨料模型[J]. 徐乐,杨会伟,胡建星,路国运,王志华. 建筑结构学报. 2015(S2)
[6]Stability analyses of the mass abrasive projectile high-speed penetrating into a concrete target Part III: Terminal ballistic trajectory analyses[J]. H.Wu,X.W.Chen,Q.Fang,X.Z.Kong,L.L.He. Acta Mechanica Sinica. 2015(04)
[7]Stability analyses of the mass abrasive projectile high-speed penetrating into concrete target. Part Ⅱ: Structural stability analyses[J]. Hao Wu,Xiao-Wei Chen,Qin Fang,Li-Lin He. Acta Mechanica Sinica. 2014(06)
[8]Stability analyses of the mass abrasive projectile high-speed penetrating into concrete target. Part Ⅰ: Engineering model for the mass loss and nose-blunting of ogive-nosed projectiles[J]. Hao Wu,Xiao-Wei Chen,Li-Lin He,Qin Fang. Acta Mechanica Sinica. 2014(06)
[9]弹体侵彻混凝土靶三维细观数值模拟[J]. 梁斌,王琪华,卢永刚. 混凝土. 2014(06)
[10]弹体高速侵彻钢筋混凝土靶的结构变形及质量损失的实验研究[J]. 王可慧,耿宝刚,初哲,周刚,李明,古仁红,宁建国. 高压物理学报. 2014(01)
博士论文
[1]高速侵彻混凝土弹体的动力学行为研究[D]. 何丽灵.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]基于Voronoi随机骨料模型的混凝土受拉细观数值研究[D]. 徐乐.太原理工大学 2016
本文编号：3668763
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 概述
1.2.2 刚性弹侵彻阻力研究
1.2.3 可变形弹质量侵蚀研究
1.2.4 弹靶结构响应理论及数值研究
1.3 本文的研究内容
第二章 弹体侵彻半无限混凝土靶阻力分析
2.1 典型的侵彻阻力模型
2.1.1 基于动态球形空腔膨胀理论的阻力模型
2.1.2 恒阻力侵彻模型
2.1.3 模糊侵彻模型
2.2 基于数值模拟的侵彻阻力参数分析
2.2.1 本构模型及材料参数
2.2.2 有限元模型建立及验证
2.2.3 入靶区深度分析
2.2.4 隧道区阻力分析
2.2.5 分阶段侵深公式
2.3 本章小结
第三章 刚性弹侵彻阻力的尺寸效应分析
3.1 侵彻阻力与弹体几何尺寸的相关性
3.2 基于数值模拟的侵彻阻力参数分析
3.2.1 有限元模型建立
3.2.2 靶体动态阻力与弹体几何尺寸的关系
3.3 考虑弹体几何尺寸的侵彻模型
3.4 本章小结
第四章 弹体侵彻半无限混凝土靶质量损失分析
4.1 质量损失实验数据
4.2 经验模型
4.3 质量损失的参数相关性
4.4 弹靶间摩擦系数的参数相关性
4.4.1 弹体直径影响
4.4.2 弹靶强度影响
4.4.3 硬度修正
4.4.4 修正的Jones模型
4.5 弹头形状变化
4.6 本章小结
第五章 基于混凝土三维细观模型的弹体结构及弹道稳定性分析
5.1 引言
5.2 有限元模型建立及验证
5.2.1 三维Voronoi方法介绍
5.2.2 随机骨料模型的生成
5.2.3 细观混凝土侵彻模型的建立及验证
5.3 刚性弹正侵彻偏转影响因素分析
5.3.1 侵彻细观混凝土靶的弹道偏转现象
5.3.2 弹道偏转的参数分析
5.4 变形弹在横向非对称作用下的结构稳定性研究
5.4.1 弹体的受力模型
5.4.2 弹体的屈服分析
5.4.3 弹体结构稳定性的参数分析
5.4.4 弹体的屈服后效分析
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
博士学位论文独创性说明
【参考文献】：
期刊论文
[1]刚性弹正侵彻钢筋混凝土靶阻力模型[J]. 张爽,武海军,黄风雷. 兵工学报. 2017(11)
[2]基于细观混凝土模型的刚性弹体正侵彻弹道偏转分析[J]. 邓勇军,陈小伟,姚勇,杨涛. 爆炸与冲击. 2017(03)
[3]基于Delaunay三角剖分的三维随机骨料混凝土模型研究[J]. 张杰,王志华,树学峰. 太原理工大学学报. 2017(01)
[4]钢筋混凝土靶体侵彻破坏响应及其原位测试技术研究[J]. 徐伟芳,陈小伟,张荣,何丽灵,李会敏,黄海莹. 中国科学:技术科学. 2016(04)
[5]基于Voronoi方法的混凝土三维随机粗骨料模型[J]. 徐乐,杨会伟,胡建星,路国运,王志华. 建筑结构学报. 2015(S2)
[6]Stability analyses of the mass abrasive projectile high-speed penetrating into a concrete target Part III: Terminal ballistic trajectory analyses[J]. H.Wu,X.W.Chen,Q.Fang,X.Z.Kong,L.L.He. Acta Mechanica Sinica. 2015(04)
[7]Stability analyses of the mass abrasive projectile high-speed penetrating into concrete target. Part Ⅱ: Structural stability analyses[J]. Hao Wu,Xiao-Wei Chen,Qin Fang,Li-Lin He. Acta Mechanica Sinica. 2014(06)
[8]Stability analyses of the mass abrasive projectile high-speed penetrating into concrete target. Part Ⅰ: Engineering model for the mass loss and nose-blunting of ogive-nosed projectiles[J]. Hao Wu,Xiao-Wei Chen,Li-Lin He,Qin Fang. Acta Mechanica Sinica. 2014(06)
[9]弹体侵彻混凝土靶三维细观数值模拟[J]. 梁斌,王琪华,卢永刚. 混凝土. 2014(06)
[10]弹体高速侵彻钢筋混凝土靶的结构变形及质量损失的实验研究[J]. 王可慧,耿宝刚,初哲,周刚,李明,古仁红,宁建国. 高压物理学报. 2014(01)
博士论文
[1]高速侵彻混凝土弹体的动力学行为研究[D]. 何丽灵.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]基于Voronoi随机骨料模型的混凝土受拉细观数值研究[D]. 徐乐.太原理工大学 2016
本文编号：3668763
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/3668763.html
