弹体高速侵彻典型岩石靶体作用过程研究

发布时间：2020-06-16 22:03

【摘要】：随着深层工事目标越埋越深,更多的深层目标采用岩石等自然防护层,其抗打击能力越来越强,这对深侵彻战斗部毁伤能力的要求也越来越高。开展弹体高速侵彻岩石的作用过程研究对深侵彻战斗部的设计具有十分重要的参考价值。本文围绕撞击速度为1000～3000m/s下弹体垂直侵彻岩石靶体的作用过程,采用实验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法分析了弹体对典型岩石靶体的侵彻作用过程,并对侵彻过程中靶体阻力以及高速侵彻状态转变速度的影响因素进行了研究,具体内容包括:(1)弹体高速侵彻典型岩石靶试验研究基于30mm弹道炮试验平台开展了卵形弹体高速侵彻典型岩石类靶体的试验研究,分析了大范围着速下弹体侵彻花岗岩的侵彻深度以及冲击开坑状态随冲击速度的变化规律,对比分析了不同岩石靶体在高速冲击下的喷溅形态变化以及开坑情况,为高速弹体侵彻岩石靶体的数值仿真以及理论模型计算提供参考。(2)岩石靶体抗侵彻阻力模型研究对金属与典型岩石材料中的动态空腔过程进行了对比分析,分析认为:相对于金属材料的空腔膨胀过程,岩石材料中的空腔膨胀理论其使用的强度准则更为复杂因而难以直接应用到高速侵彻模型中。采用理论分析结合数值模拟的方法求解了岩石靶体在高速侵彻下的靶体阻力,为建立弹体高速侵彻岩石类靶体的动力学模型提供了参考。(3)大范围着速弹体对岩石靶体侵彻动力学模型研究基于空腔膨胀理论建立刚性弹体侵彻岩石靶体的侵彻深度模型;对弹体高速侵彻岩石靶体时的靶体阻力进行分析,确定了空腔范围随侵彻速度的变化关系,并在此基础上建立了弹体高速侵彻时靶体阻力与侵彻速度之间的函数关系;基于侵彻金属靶体材料的侵彻转变速度算法,建立弹体侵彻岩石类靶体材料的侵彻转变速度模型。将刚性体与变形体侵彻模型组合建立了一个描述弹体高速侵彻岩石类靶体的组合分析理论模型。(4)大范围着速侵彻转变速度影响因素研究基于有限元软件AUTODYN-2D,对大范围着速下的长杆弹侵彻问题进行了数值仿真研究,建立了弹体侵彻半无限靶数值模型。对弹体侵彻岩石材料问题进行了数值仿真。并采用该模型研究了弹体材料硬度,弹体头部形状,弹体靶体材料对侵彻状态转变速度的影响规律。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ410
【图文】：

硕十学位论文逦弹体高谏停彻典铟畀石靶体作用讨z研究逡逑最后弹体会进入弹性恢复阶段：在侵彻结束时，由于靶体材料的弹性恢复，使得侵彻深逡逑度略微减小。逡逑Ｔａｔｅ［４２＿４３＿邋Ａｌｅｋｓｅｅｖｓｋｉｉ［４４］提出的Ａ－Ｔ方程是较早描述弹体高速侵彻问题的理论模逡逑型，其在流体动力学基础上引入弹靶强度再结合弹体长度变化以及动量守恒方程建立了逡逑侵彻侵蚀方程组。逡逑高光发基于侵彻流体动力学模型，从最简单的Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ方程出发，对Ａ－Ｔ模型逡逑进行了推导，并讨论了长杆弹垂直侵彻半无限金属靶板的相关理论。分析认为，当弹体逡逑的入射速度较高时，弹体与靶板的冲击产生的压力远大于弹靶屈服强度，此时弹体材料逡逑靶板材料强度对于侵彻行为的影响都可以忽略，也就是在超高速情况下弹靶材料密度将逡逑决定其最终的侵彻深度。逡逑

（ａ）侵彻速度与入射速度关系逦（ｂ）归一化深度与入射速度关系逡逑图１．１侵彻深度－速度关系州逡逑由于Ａ－Ｔ方程中靶体阻力项难以确定，Ａ－Ｔ方程的直接应用存在一些困难。最早逡逑Ｔａｔｅ根据试验结果建议＆取Ｈｕｇｏｎｉｏｔ弹性极限，而凡则取祀板材料Ｈｕｇｏｎｉｏｔ弹性极限逡逑的３．５倍［４４］。但许多学者根据实验及理论分析发现此种假设存在一定误差，因此后续学逡逑者对Ａ－Ｔ方程进行了修正并提出了许多关于兄项的计算公式。逡逑Ａｎｄｅｒｓｏｎ等人首先在仿真的基础上结合应力场与速度场建立了高速侵彻模型［４６４８］，逡逑而后考虑了靶体背面的塑性变形并改进了邋Ａ－Ｔ模型，其计算结果与实验符合较好［４９－５０］。逡逑国内学者孙庚辰和吴锦云等［５１］、国外学者ＭａｙＳｅｌｅＳＳ［５２］等均从弹体受力等方面着手建立逡逑修正的长杆弹高速侵彻模型；张连生和黄风雷［５３］采用Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ等人的方法，引入等效逡逑面积用以计算头部为球形的长杆弹侵彻阻力。兰彬和文鹤鸣ｔ５４］将靶体原塑性区分为流动逡逑区和塑性区，引入了靶体临界侵彻速度ｔ／Ｆ0，并假设侵彻速度超过该速度后，靶体中拟逡逑流体区域厚度不变

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本文编号：2716651