弹目结合的舰船多层靶标毁伤等效性研究

发布时间：2020-07-17 05:32

【摘要】：在研究反舰导弹对舰船的侵彻能力时,通常设计舰船靶标并开展侵彻试验。通过侵彻试验可以预报战斗部侵彻位置以及战斗部弹道与偏转特性,同时是进一步开展舱室内爆试验的基础。然而,目前在舰船靶标靶板边界条件与材料等效方面无成熟技术手段。本文针对反舰导弹侵彻大中型舰船靶标,研究其与实船毁伤等效条件,提出靶板边界条件等效与材料等效方法。将舰船板架简化为弹性基础梁,基于Timoshenko梁理论求解频散关系与临界频率,获得了靶板结构频散相似规律,提出符合频散等效的靶板尺寸选择依据,得到靶板最小边长的要求,提出使得侵彻过程不受靶板边界应力波反射影响的最小边界尺寸设计方法。通过数值计算,发现靶板破口可分为四种类型,总结了四种破口类型与攻角和着角的关系。得到靶板破口与各个影响参数的拟合公式,并依据该公式建立了靶板材料等效方法,依据该方法对不同材料靶板进行等效设计并进行数值计算。基于绝热剪切冲塞破坏假定,推导了弹体侵彻加筋板的剩余速度公式。依据该公式提出了针对剩余速度的靶板材料等效设计方法,并通过数值计算验证了该方法。依据靶标毁伤特性与边界等效方法,提出舰船靶标初步设计方案。对上述舰船靶标进行火箭橇试验,通过高速摄影记录试验数据并进行分析,将试验数据与数值结果相对比,误差在10%左右。比较舰船靶板系统材料等效设计不同方法,包括刚度等效、弯曲强度等效以及靶板毁伤与弹道特性等效,分别针对上述等效原则设计的等效舰船靶标进行数值计算,发现基于刚度等效的舰船靶标系统强度偏弱一些,基于弯曲强度等效的舰船靶标系统强度偏强一些,基于靶板毁伤与弹道特性等效的舰船靶标系统与原始靶标系统的强度相当。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U674.7;TJ761.14
【图文】：

示意图,弹体侵彻,板架,示意图

第２章弹体侵彻舰船靶板边界与舰船结构等效性研究逡逑２．２．１计算模型逡逑作为算例，采用文献［５２］的试验作为计算模型，试验所采用的弹体为截卵形，重量逡逑为１６＆目，弹体材料为３０（：＿１１８０＾２人，弹径为１０５１１１１１１，长度为３７０邋１１１１１１，弹体弧度半径逡逑为１８０ｍｍ，截头直径为２０ｍｍ，弹体初始速度为６０７．６ｍ／ｓ；耙板尺寸为４００ｍｍｘｌ０００ｍｍ，逡逑板架实测厚度为〗５．２ｍｍ，靶板材料为９２１Ａ钢；弹体与靶板之间为垂直侵彻；采用逡逑Ｌａｇｒａｎｇ算法，对弹一靶侵彻模型进行数值计算。逡逑数值计算准确与否，与材料以及破坏准则选取十分重要。根据材料失效实际情况，逡逑选取相应的材料模型及参数。材料采用ＰＬＡＳＴＩＣ－ＫＩＮＥＭＡＴＩＣ模式，考虑应变率影响，逡逑采用Ｃｏｗｐｅｒ－Ｓｙｍｏｎｄｓ模型描述，应变率影响系数为：逡逑１邋＋邋（吾，逦（２－１）逡逑其中，ｅ为材料应变率，Ｃ、Ｐ为与应变率有关的参数。材料具体参数如表２．１所示：逡逑表２．１材料参数逡逑——￣

靶板,垂直侵彻,弹道,破口

逦０．２３８逦６７．７５逡逑破口半径随网格尺寸的变化图如图２．３所示：逡逑６８邋］邋？逡逑６６邋＿逡逑Ｉ＂：逦＼＼逡逑靼－逦＼逡逑亦邋６０邋＿逡逑ｎ邋．逦＼逡逑e５８—逦？逡逑５６邋Ｈ邋１邋Ｉ邋１邋Ｉ邋１邋Ｉ邋１邋Ｉ邋１邋Ｉ逡逑０．２５逦０．２０逦０．１５逦０．１０逦０．０５逦０．００逡逑网格尺寸／弹体直径（ｄ／２ｒ）逡逑图２．３破口半径随网格尺寸变化逡逑２．２．３数值验证逡逑基于上述计算，将靶板破坏模式计算结果与文献［５２］中的试验结果相对比，对比试逡逑验与数值模拟如图２．４所示，文献中破口直径为〗１５ｍｍ，本文的数值计算结果为１１７．５ｍｍ，逡逑误差约为２．１７％，满足工程精度的要求，可以认为本文所选取的数值算法以及材料模型逡逑选取的正确性，同时也间接证明了材料参数设置的准确性。当弹体侵彻靶板初期，靶板逡逑发生剪切变形，形成塞块，随着侵彻的深入，弹体对靶板的破坏为扩孔型破坏，形成花逡逑瓣型破口，使得破口边缘发生翻卷。逡逑（ａ）试验结果（破口直径为１１５ｍｍ）逦（ｂ）数值结果（破口直径为１１７．５ｍｍ）逡逑图２．４数值模拟与试验结果对比逡逑对于弹道特性而言，由于本工况为垂直侵彻，且靶板为均质靶板，因此不存在弹道逡逑１４逡逑

破口,网格尺寸,半径,数值

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