反向撞击下弹体非正侵彻结构响应研究
发布时间：2020-10-25 04:38
高速侵彻弹体的瞬态结构响应问题是侵彻毁伤技术领域的热点与难点问题,利用反弹道实验技术准确获取侵彻体的实时动态响应特性,对于建立不同弹靶作用条件下侵彻体结构响应规律,深刻认识弹体侵彻动力学及装药结构响应具有重要意义。反弹道实验技术可为弹体结构响应测试提供更多信息,精确测量弹体结构响应特性。本文利用数字图像相关方法(DIC),开展了实心/空心Taylor杆正反弹道撞击实验、自由梁横/斜撞击实验和结构弹体非正侵彻正反弹道实验,测量了试件的实时动态响应数据,提出并验证了正反弹道撞击变形等效条件。改进传统的自由梁理论,考虑轴向与横向载荷的交互作用,建立了求解侵彻体结构实时动态响应的理论模型,同时设计了一种具有较小侵彻阻力和较好结构稳定性的双卵形头部弹体,具有较高的工程应用价值。主要工作与结论包括:(1)从能量角度分析了质量比因素对Taylor杆反弹道撞击的影响,建立了正反弹道撞击下结构变形的等效条件。基于φ57mm和φ152mm轻气炮加载平台和DIC测试技术,进行了不同质量比Taylor杆正反弹道两种撞击条件下的变形实验测试,结合实验结果与数值模拟得到的参数化研究结果,验证了等效条件。进行了中厚壁空心圆筒的正反弹道实验、自由梁斜撞击反弹道实验和弹体结构非正侵彻正反弹道实验,对比验证了等效条件与试件结构和撞击角度无关,确定了普适性。(2)利用量纲分析方法研究撞击过程中结构变形的尺度效应,建立了应变率敏感材料缩比与原型试件结构变形的非几何相似条件,提出了保证变形一致性的修正方法。验证了非几何相似规律,研究分析了填充物对空心中厚壁圆筒结构变形的影响规律,结果表明填充物的存在会影响圆筒的径向变形,但不同填充物对圆筒结构径向变形影响差别不明显。(3)在φ152mm轻气炮加载平台上建立了结构弹体非正侵彻2024-0铝靶的反弹道实验系统,通过DIC测试方法获得了弹体在反弹道非正侵彻过程中的实时响应特性,对比了倾角、攻角及倾角攻角联合侵彻作用下弹体响应特征,并基于有限元计算结果分析侵彻过程中弹体截面的广义轴力、剪力和弯矩的实时分布规律,得到了不同撞击条件下弹体结构的定量响应特性。(4)考虑对质量块撞击自由梁时间效应的控制,引入轴向与横向载荷交互作用下的屈服函数判定条件,建立了求解自由梁在横向以及横向与轴向交互作用下的实时动态响应求解模型;基于侵彻金属材料的空腔膨胀理论和非正侵彻条件下的自由表面效应,建立了倾角、攻角以及倾角攻角联合侵彻下弹体结构的响应模型,上述模型计算结果与实验结果均吻合较好。(5)以减小侵彻体阻力,改善侵彻体承载环境为目标,提出了一种双卵形头部侵彻弹体设计方法,定量分析了该头部形状弹体对侵彻体载荷影响的参数化规律,进行了双卵形头部弹体与常规卵形头部弹体的非正侵彻反弹道实验,结果表明,该弹体较相同头部长度的常规卵形弹体具有更小的侵彻阻力和更好的结构稳定性。
【学位单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TJ410
【部分图文】：
北京理工大学博士学位论文第1章 绪论 研究背景及意义动能侵彻武器（EPW）是打击加固和地下深埋目标的有效手段，提高侵彻速其威力的最佳技术途径。因此，发展超声速、高超声速侵彻武器及相关技术前该领域的重点与热点问题。高速侵彻条件下更容易导致侵彻体失效破坏，曲、屈曲、破裂等结构响应现象，进一步，因侵彻体弯曲等结构响应将导致失稳，即侵彻轨迹偏离速度方向[1; 2]。高速侵彻条件下的弹体结构响应问题已域的重要科学与工程应用问题[1-5]。
Able-PENCURV 预测 BLU-113 的响应图与实验究院的陈小伟研究团队[5-7]在国内较早就工程设计、高速侵彻弹体的失效与破坏工作中研究了因弹体头部非对称的质量域相关科学问题方面持续开展研究工作、工程兵三所的刘瑞朝、何翔研究团队[18]天一院 14 所徐孝诚研究团队[21]、北京理作主要集中在高速侵彻终点效应、高速析、高速侵彻弹体失效破坏模式的工程分验数据。侵彻弹体工程设计中急需解决的关键科学构响应模式与失效破坏机理为突破点，采方法，重点获得高速侵彻体结构响应的实
以及不同撞击方向时的变形机理，如图 1-3 所示，得出了撞击攻角度无太大影响。Herrmann 等人[28]的反弹道实验中运用了 VISAR 100m/s-500m/s 范围内的靶撞击铀钛合金杆，对合金杆的动态力学并且使用 AUTODYN 模拟，结合实验结果校正了铀钛合金 SCG 连到了很好的结果。Behner 等人[29]采用反弹道技术，在 2km/s 到 6硅陶瓷撞击长金杆进行了研究，得到了碳化硅陶瓷的撞击速度-侵，并且发现侵彻速度与撞击速度成正比。Hockauf 等人[30]将反弹道n 杆上，研究织物与不同形状的物体高速撞击时的动态穿孔过程，量了杆的受力情况，得到穿孔过程中织物穿孔深度与受力的关系用反弹道技术研究了碳化硅撞击长金杆过程中靶板约束、靶板预破寸对于侵彻速度的影响，得到了侵彻速度只与撞击速度成线性相、靶板预破坏程度和杆径向尺寸都无关。以上研究说明，在反弹道加装更多地测试装置对试件进行测量，同时反弹道可较好地应用于。
本文编号：2855473
【学位单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TJ410
【部分图文】：
北京理工大学博士学位论文第1章 绪论 研究背景及意义动能侵彻武器（EPW）是打击加固和地下深埋目标的有效手段，提高侵彻速其威力的最佳技术途径。因此，发展超声速、高超声速侵彻武器及相关技术前该领域的重点与热点问题。高速侵彻条件下更容易导致侵彻体失效破坏，曲、屈曲、破裂等结构响应现象，进一步，因侵彻体弯曲等结构响应将导致失稳，即侵彻轨迹偏离速度方向[1; 2]。高速侵彻条件下的弹体结构响应问题已域的重要科学与工程应用问题[1-5]。
Able-PENCURV 预测 BLU-113 的响应图与实验究院的陈小伟研究团队[5-7]在国内较早就工程设计、高速侵彻弹体的失效与破坏工作中研究了因弹体头部非对称的质量域相关科学问题方面持续开展研究工作、工程兵三所的刘瑞朝、何翔研究团队[18]天一院 14 所徐孝诚研究团队[21]、北京理作主要集中在高速侵彻终点效应、高速析、高速侵彻弹体失效破坏模式的工程分验数据。侵彻弹体工程设计中急需解决的关键科学构响应模式与失效破坏机理为突破点，采方法，重点获得高速侵彻体结构响应的实
以及不同撞击方向时的变形机理，如图 1-3 所示，得出了撞击攻角度无太大影响。Herrmann 等人[28]的反弹道实验中运用了 VISAR 100m/s-500m/s 范围内的靶撞击铀钛合金杆，对合金杆的动态力学并且使用 AUTODYN 模拟，结合实验结果校正了铀钛合金 SCG 连到了很好的结果。Behner 等人[29]采用反弹道技术，在 2km/s 到 6硅陶瓷撞击长金杆进行了研究，得到了碳化硅陶瓷的撞击速度-侵，并且发现侵彻速度与撞击速度成正比。Hockauf 等人[30]将反弹道n 杆上，研究织物与不同形状的物体高速撞击时的动态穿孔过程，量了杆的受力情况，得到穿孔过程中织物穿孔深度与受力的关系用反弹道技术研究了碳化硅撞击长金杆过程中靶板约束、靶板预破寸对于侵彻速度的影响，得到了侵彻速度只与撞击速度成线性相、靶板预破坏程度和杆径向尺寸都无关。以上研究说明，在反弹道加装更多地测试装置对试件进行测量，同时反弹道可较好地应用于。
本文编号：2855473
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