基于细观模型刚性弹正侵彻混凝土弹道偏转规律研究

发布时间：2017-08-29 16:06

  本文关键词：基于细观模型刚性弹正侵彻混凝土弹道偏转规律研究

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【摘要】：弹体正侵彻混凝土靶板,弹道大致可分为开坑区、隧道区和崩塌区,侵彻过程中弹体侧向受力均匀,运动姿态不发生改变,弹道中心线可看作是垂直于靶板初始撞击面的一条直线。然而,从细观层次对混凝土材料进行考虑,可将其看作为多相复合的材料,且各相材料力学性能差异较大,弹体侵彻过程中弹体受到不对称侧向力作用而产生转动力矩,运动姿态发生改变。本文就刚性弹正侵彻混凝土问题,建立混凝土靶板细观模型,探究影响侵彻过程中弹道偏转的因素及规律。本文根据刚体平面运动理论简化弹体侵彻过程,并通过对弹体侵彻进行过程分析,获得影响弹道偏转的因素:骨料和砂浆强度、弹体侵彻速度、骨料分布随机性、弹头形状、弹粒比(弹体直径与最大骨料粒径之比)及弹体长径比,并对以上因素进行分类:前三者归类为物理参数,后四者归类为几何参数。为了进一步探究各参数对刚性弹正侵彻混凝土靶板过程中弹道偏转因素的影响规律,本文采用单一因素法对以上两类参数进行了分析,得到以下结论:(1)物理参数1)根据混凝土的材料特性,可认为砂浆和骨料共同对正侵彻弹体提供轴向阻力,而随机非均匀的骨料作用力与砂浆阻力之差则提供导致其偏转的侧向力。2)弹道偏转角度随混凝土砂浆强度随骨料与砂浆间强度差的增大而增大;当名义抗压强度较小时,弹体偏转对砂浆强度变化的敏感度显著大于骨料强度变化的影响。3)在刚性弹假设下,弹体运动姿态随着弹体侵彻速度增加而更加稳定,即偏转角随着靶速度增加而减小。(2)几何参数1)骨料分布随机性对弹体偏转影响显著。2)弹头越尖,弹体偏转角度越大,当弹头曲径比大于4后,其对弹体偏转角度的影响不显著。3)弹体偏转角度随弹粒比值的增加而减小,弹粒比大于2后,弹体偏转不显著,靶板可考虑采用均匀直接建模。4)弹体偏转角度随弹体长径比增加而减小,长径比小于7时,其对弹体偏转影响显著,长径比大于7时,弹体几乎不发生偏转,此时,靶板可考虑采用均匀介质建模。
【关键词】：随机骨料 刚性弹 正侵彻 弹道偏转 影响规律
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ410;TU528
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究的意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 混凝土靶板侵彻研究现状12-17
• 1.2.2 随机骨料模型发展现状17-19
• 1.3 本文研究的主要内容19-21
• 2 细观模型介绍及材料本构模型选取21-32
• 2.1 混凝土随机骨料模型21-26
• 2.1.1 骨料级配理论简介及骨料颗粒数确定21-23
• 2.1.2 蒙特卡洛法简介23-24
• 2.1.3 随机骨料模型的建立24
• 2.1.4 三维随机骨料模型有限元网格24-26
• 2.2 混凝土各相材料本构模型26-31
• 2.2.1 常用的混凝土本构模型27-28
• 2.2.2 HJC模型介绍28-31
• 2.3 本章小结31-32
• 3 刚性弹侵彻运动分析32-46
• 3.1 工况说明32-36
• 3.1.1 混凝土靶板建模32-34
• 3.1.2 子弹建模34
• 3.1.3 弹体运动参数确定34-36
• 3.2 弹体运动姿态描述36-40
• 3.2.1 均匀介质靶板侵彻36-37
• 3.2.2 随机骨料靶板侵彻37-40
• 3.3 侵彻过程受力分析40-44
• 3.3.1 均匀混凝土靶板侵彻受力40-42
• 3.3.2 随机骨料混凝土靶板侵彻受力42-44
• 3.4 偏转影响因素分析44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 4 物理参数影响规律分析46-62
• 4.1 有限元模型及计算参数46-48
• 4.1.1 有限元计算模型46-47
• 4.1.2 计算参数47-48
• 4.2 骨料强度48-52
• 4.2.1 工况设计48-49
• 4.2.2 结果分析49-52
• 4.3 砂浆强度52-55
• 4.3.1 工况设计52
• 4.3.2 结果分析52-55
• 4.4 偏转敏感度55-58
• 4.4.1 敏感度定义55
• 4.4.2 敏感度计算55-58
• 4.5 侵彻速度58-60
• 4.5.1 工况设计58
• 4.5.2 结果分析58-60
• 4.6 本章小结60-62
• 5 几何参数影响规律分析62-74
• 5.1 骨料分布位置62-64
• 5.1.1 工况设计62-63
• 5.1.2 结果分析63-64
• 5.2 弹头形状64-67
• 5.2.1 工况设计64-65
• 5.2.2 结果分析65-67
• 5.3 弹粒比67-70
• 5.3.1 工况设计68
• 5.3.2 结果分析68-70
• 5.4 弹体长径比70-73
• 5.4.1 工况设计70-71
• 5.4.2 结果分析71-73
• 5.5 本章小结73-74
• 结论与展望74-76
• 1 结论74
• 2 展望74-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 攻读学位期间发表的学术论文及研究成果80
• 1 发表论文80
• 2 科研项目80

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本文编号：754175