多层侵彻炸药装药应力仿真与测试技术研究

发布时间：2020-07-13 03:58

【摘要】：弹体侵彻多层混凝土靶炸药装药应力的研究对于侵彻过程中的炸药装药安全性具有很重要的意义。由于侵彻环境恶劣、过载大、干扰多,因此在侵彻过程中测量装药应力的难度较大。本文针对多层侵彻炸药装药的应力测试技术进行了以下几个方面的研究:(1)通过数值模拟的方法利用LS-DYNA软件在弹体单次撞击靶板和弹体侵彻多层靶两个过程中对炸药装药的应力进行了仿真模拟。通过对弹体单次撞击靶板过程中的药内应力仿真,分析了弹体以不同速度撞击至素混凝土靶上的药内应力变化情况,这对于弹体单次撞击药内应力测试的模拟实验具有一定的指导意义。通过弹体侵彻四层混凝土靶的药内应力仿真解算出弹体在穿靶以及飞行过程中内部装药的应力变化状态与幅值变化情况,为多层侵彻装药应力测试系统的设计提供参考依据,同时为实测弹体侵彻多层混凝土的药内应力测试奠定基础。(2)根据弹体单次撞击靶板和多层侵彻两种情况下的药内应力仿真结果,设计出合适的多层侵彻炸药装药应力测试系统。根据PVDF压电薄膜传感器的特点、工作原理、等效电路等选择出适合在侵彻多层靶过程中测试装药应力的测量电路,根据仿真模拟解算的应力信号特点进行模拟电路和数字电路的设计。(3)分析了PVDF压电薄膜的几种标定方法,最终选用落锤试验装置对二次封装的PVDF压电薄膜传感器进行了标定。本文通过数值模拟仿真分析出弹体侵彻多层靶过程中的药内应力变化情况,根据其应力信号的特点设计了多层侵彻装药应力测试系统的硬件电路,对PVDF压电薄膜进行二次封装后并对其灵敏度系数进行标定,为实测弹体侵彻多层靶炸药装药应力测试奠定了重要的基础。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212;TQ560.1
【图文】：

惠斯通电桥,输出电压,应力

侵彻多层靶装药应力的测试系统进行设计，首先必章针对应力的多种测试方法进行详细的介绍，并最应力的测试方法。力法量应力属于压阻式测量的方法，应力的改变会影响于被测物表面，被测物发生形变时它可以将其应变应力前，都会利用粘结剂将其黏贴在能够有力学应当有外界作用力被施加于该物体上时其发生变形，其形状得以改变，其电阻值也因此发生变化[32]。这间接得到应变情况，通过应变就可以得到应力。由较小，因此须有相应的后续电路对其进行放大，可如图 2.1 为惠斯通电桥电路。

惠斯通电桥,接入方式,应变片,测量法

电桥的输入直流电压，R1、R2、R3、R4分别为电桥各个桥臂上的桥处于平衡，即四个电阻阻值相等或者满足式(2.2)时，电桥的电R1× R3= R2× R4在惠斯通电桥中的接入方式有四种[33]，如图 2.2(a)、(b)、(c)、(d法、邻边半桥测量法、对边半桥测量法和全桥测量法。(a) 单臂桥测量法 (b) 邻边半桥测量法

对称分布,正压电效应,压电薄膜

中北大学学位论文作原理F 材料的压电效应就是该应力传感器的工作原理，压电效应逆压电效应[35]。在 PVDF 压电薄膜上沿着一定的方向对其施薄膜内部产生应力并且发生形变，除此之外，PVDF 薄膜的电荷产生，而且应力与产生的极化强度成正比。当外力被去PVDF 压电薄膜恢复成原始不带电的情况，这种现象称其好与正压电效应相反，它是指在 PVDF 压电薄膜上有外加再是对称分布，从而使得 PVDF 压电薄膜发生形变，压电薄没有形变的状态。如图 2.3 和图 2.4 分别是压电效应的两种

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