弹体侵彻素混凝土过程中装药动态响应机理研究
发布时间：2021-03-26 13:45
重要目标深层次化、防护结构多元化对高速侵彻战斗部（以下简称“弹体”）的性能指标提出了越来越高的要求。国内外一直致力于弹体侵彻混凝土过程的外弹道性能研究并取得了长足进步,而且随着数值模拟软硬件的发展,系统研究侵彻过载条件下装药动态响应机理成为可能。本文以炮射过载试验为基础,利用有限元和反应性分子动力学等数值模拟方法,从不同尺度研究了弹内装药动态响应机理。主要研究内容如下:在Forrestal侵彻公式基础上进一步推导了贯穿公式。以Hanchak、Cargile和Forrestal等侵彻与贯穿混凝土实验为基础,运用LS-DYNA软件讨论了影响弹体侵彻与贯穿混凝土剩余速度的因素,并计算分析了弹体过载曲线。仿真结果与试验及理论值一致,为准确研究弹体侵彻混凝土过程中弹内装药的动态受力过程提供了必要前提条件。根据装有PBXN-109的弹体以705m/s速度侵彻素混凝土的试验,建立了有限元模型。利用正应力、剪应力和等效塑性应变等力学量的变化规律,分析了弹内装药不同部位的受力。结果表明,装药前端以压应力为主,尾端以拉应力为主,中部受到较弱的拉应力作用。在侵彻期,装药受到很强的振荡,尤其中部出现明显的拉力...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：204 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．６研究内容总体方案??１５??
为研宄影响弹体过载曲线精度的因素作用规律，同时验证侵彻和贯穿理论公式的普??适性，经广泛文献调研，选取了三组具有代表性的弹体侵彻或贯穿混凝土的试验，其中??试验弹的有限元模型如图２．１所示。??模型－？??模型二??：嗲秘料；訪轉縁＿喊：科你级＇解錢等喊：喊滅??模型三??＾■■■■＾??图２．１三组试验所用弹体的有限元模型??模型一为实心弹；模型二中，红色为壳体，其余为模拟装药；??模型三中，红色为壳体，蓝色为传感器，黄色为电池组，其余为测试辅助部件??模型一基于Ｈａｎｃｈａｋ等［１３３］所做的动能弹贯穿高强混凝土试验。弹体材料４３４０钢，??质量为０．５?ｋｇ，直径为２５．４?ｍｍ，长为１４４?ｍｍ，弹头形状因子Ｃ７？／／为３．０，初始速度分??别为?３６０?ｍ／ｓ、３８１?ｍ／ｓ、４３４?ｍ／ｓ、６０６?ｍ／ｓ、７４９?ｍ／ｓ?和?１０５８?ｍ／ｓ。混凝土祀为?６１〇ｘ６１〇ｘｌ７８??ｍｍ，单轴静态压缩强度乂为４８?ＭＰａ，模型中未考虑钢筋。??２０??
数对压力计算影响较大，因此使用未考虑失效和考虑失效的静态失效面方程，拟合无量??纲参数＾＾和，的关系，分别得到ＨＪＣ模型参数ＨＪＣ２和ＨＪＣ３［１２７］。当考虑失效损伤影响??时，利用ＨＪＣ３参数拟合和／的关系［５９’１２７］如图２．２所示。以ＷＥＳ５０００混凝土实验数??据来替换原有模型三段式经验状态方程参数，并且未考虑失效和考虑失效的静态失效面??方程时，分别得到ＨＪＣ模型参数ＨＪＣ４［５９＿?ＨＪＣ５。ＨＪＣ模型详细参数值列于附录Ａ中。??１０－??□?Ｌ〇ｎａ［１２７］??８－?？?Ｘｉｏｎｇ［５９］??４?－??＇＾??２：?ｚ??０?Ａ?｜?ｉ?ｉ?＞?ｉ?■?ｉ?１?ｉ?＇?ｉ?ｉ?１?ｉ??０?１?２?３?４?５?６?７??／＞＊??图２．２?ＨＪＣ模型中无量纲参数和尸’的关系??以／？１＝６．９２７和／？２＝２．３４５建立模型三的弹体和混凝土靶网格，设定朽＝０．５，心ａｘ＝０．５，??ｙｉｒｍ＝〇．５时，弹体以初速４５６?ｍ／ｓ撞击／ｅ＝３９?ＭＰａ的混凝土，计算得到的弹体侵彻深度如??表２．８所示。由表２．８可知，利用混凝土?ＨＪＣ３模型计算得到的弹体侵彻深度和实验值的??误差小于５％，这说明可以根据己知／ｅ的混凝土参数来预估其附近范围的未知／ｃ的混凝??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]战斗部侵彻过程中PBX装药动态损伤数值模拟[J]. 石啸海,戴开达,陈鹏万,崔云霄. 中国测试. 2016(10)
[2]HJC模型模拟钢筋混凝土侵彻实验的参数研究[J]. 孙其然,李芮宇,赵亚运,孙宇新. 工程力学. 2016(08)
[3]不同比例Al-RDX混合炸药的热分解活化能研究[J]. 郑亚峰,南海,席鹏,李昆,陈春燕. 爆破器材. 2015(05)
[4]纳米Al/RDX混合物的安全性[J]. 苗雪,胥会祥,赵西鹏,裴庆,庞维强,王国强. 火炸药学报. 2015(05)
[5]低压长脉冲载荷下β-HMX单晶滑移系的微观物理化学响应[J]. 宋华杰,周婷婷,黄风雷,洪滔. 物理化学学报. 2014(11)
[6]基于圆筒实验的RDX/Al炸药反应进程[J]. 裴红波,焦清介,覃剑峰. 爆炸与冲击. 2014(05)
[7]网格密度对斜侵彻数值模拟的影响研究[J]. 张光莹,徐明利,赵玉立,周旭. 防护工程. 2014 (04)
[8]纳米铝粉对黑索今基炸药爆热的影响[J]. 王淑萍,封雪松,姚李娜,牛国涛,曹少庭,牛磊. 火工品. 2014(01)
[9]炸药装药侵彻靶板过程的点火机制分析[J]. 李媛媛,王晓峰,高立龙,贾宪振. 四川兵工学报. 2013(12)
[10]弹丸侵彻铝合金靶过程中炸药的动态响应[J]. 乔相信,于锋,李广. 火炸药学报. 2013(06)
博士论文
[1]PBX炸药动态力学行为及起爆特性研究[D]. 蔡宣明.哈尔滨工业大学 2015
[2]混凝土动态计算本构新模型[D]. 徐浩.中国科学技术大学 2013
[3]爆燃助推钻地弹侵彻混凝土过程的试验研究及数值仿真[D]. 郭锦炎.南京理工大学 2012
[4]弹靶侵彻动态响应的理论与数值分析[D]. 王政.复旦大学 2005
硕士论文
[1]PBX炸药的反应率动力学本构研究[D]. 赵宏达.哈尔滨工业大学 2016
[2]粘弹性药柱在侵彻过程中应力波的传播与能量耗散[D]. 李晓.哈尔滨工业大学 2014
[3]浇注PBX的力学行为与本构模型研究[D]. 唐明峰.中国工程物理研究院 2014
[4]混凝土HJC动态本构模型的研究[D]. 李耀.合肥工业大学 2009
本文编号：3101687
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：204 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．６研究内容总体方案??１５??
为研宄影响弹体过载曲线精度的因素作用规律，同时验证侵彻和贯穿理论公式的普??适性，经广泛文献调研，选取了三组具有代表性的弹体侵彻或贯穿混凝土的试验，其中??试验弹的有限元模型如图２．１所示。??模型－？??模型二??：嗲秘料；訪轉縁＿喊：科你级＇解錢等喊：喊滅??模型三??＾■■■■＾??图２．１三组试验所用弹体的有限元模型??模型一为实心弹；模型二中，红色为壳体，其余为模拟装药；??模型三中，红色为壳体，蓝色为传感器，黄色为电池组，其余为测试辅助部件??模型一基于Ｈａｎｃｈａｋ等［１３３］所做的动能弹贯穿高强混凝土试验。弹体材料４３４０钢，??质量为０．５?ｋｇ，直径为２５．４?ｍｍ，长为１４４?ｍｍ，弹头形状因子Ｃ７？／／为３．０，初始速度分??别为?３６０?ｍ／ｓ、３８１?ｍ／ｓ、４３４?ｍ／ｓ、６０６?ｍ／ｓ、７４９?ｍ／ｓ?和?１０５８?ｍ／ｓ。混凝土祀为?６１〇ｘ６１〇ｘｌ７８??ｍｍ，单轴静态压缩强度乂为４８?ＭＰａ，模型中未考虑钢筋。??２０??
数对压力计算影响较大，因此使用未考虑失效和考虑失效的静态失效面方程，拟合无量??纲参数＾＾和，的关系，分别得到ＨＪＣ模型参数ＨＪＣ２和ＨＪＣ３［１２７］。当考虑失效损伤影响??时，利用ＨＪＣ３参数拟合和／的关系［５９’１２７］如图２．２所示。以ＷＥＳ５０００混凝土实验数??据来替换原有模型三段式经验状态方程参数，并且未考虑失效和考虑失效的静态失效面??方程时，分别得到ＨＪＣ模型参数ＨＪＣ４［５９＿?ＨＪＣ５。ＨＪＣ模型详细参数值列于附录Ａ中。??１０－??□?Ｌ〇ｎａ［１２７］??８－?？?Ｘｉｏｎｇ［５９］??４?－??＇＾??２：?ｚ??０?Ａ?｜?ｉ?ｉ?＞?ｉ?■?ｉ?１?ｉ?＇?ｉ?ｉ?１?ｉ??０?１?２?３?４?５?６?７??／＞＊??图２．２?ＨＪＣ模型中无量纲参数和尸’的关系??以／？１＝６．９２７和／？２＝２．３４５建立模型三的弹体和混凝土靶网格，设定朽＝０．５，心ａｘ＝０．５，??ｙｉｒｍ＝〇．５时，弹体以初速４５６?ｍ／ｓ撞击／ｅ＝３９?ＭＰａ的混凝土，计算得到的弹体侵彻深度如??表２．８所示。由表２．８可知，利用混凝土?ＨＪＣ３模型计算得到的弹体侵彻深度和实验值的??误差小于５％，这说明可以根据己知／ｅ的混凝土参数来预估其附近范围的未知／ｃ的混凝??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]战斗部侵彻过程中PBX装药动态损伤数值模拟[J]. 石啸海,戴开达,陈鹏万,崔云霄. 中国测试. 2016(10)
[2]HJC模型模拟钢筋混凝土侵彻实验的参数研究[J]. 孙其然,李芮宇,赵亚运,孙宇新. 工程力学. 2016(08)
[3]不同比例Al-RDX混合炸药的热分解活化能研究[J]. 郑亚峰,南海,席鹏,李昆,陈春燕. 爆破器材. 2015(05)
[4]纳米Al/RDX混合物的安全性[J]. 苗雪,胥会祥,赵西鹏,裴庆,庞维强,王国强. 火炸药学报. 2015(05)
[5]低压长脉冲载荷下β-HMX单晶滑移系的微观物理化学响应[J]. 宋华杰,周婷婷,黄风雷,洪滔. 物理化学学报. 2014(11)
[6]基于圆筒实验的RDX/Al炸药反应进程[J]. 裴红波,焦清介,覃剑峰. 爆炸与冲击. 2014(05)
[7]网格密度对斜侵彻数值模拟的影响研究[J]. 张光莹,徐明利,赵玉立,周旭. 防护工程. 2014 (04)
[8]纳米铝粉对黑索今基炸药爆热的影响[J]. 王淑萍,封雪松,姚李娜,牛国涛,曹少庭,牛磊. 火工品. 2014(01)
[9]炸药装药侵彻靶板过程的点火机制分析[J]. 李媛媛,王晓峰,高立龙,贾宪振. 四川兵工学报. 2013(12)
[10]弹丸侵彻铝合金靶过程中炸药的动态响应[J]. 乔相信,于锋,李广. 火炸药学报. 2013(06)
博士论文
[1]PBX炸药动态力学行为及起爆特性研究[D]. 蔡宣明.哈尔滨工业大学 2015
[2]混凝土动态计算本构新模型[D]. 徐浩.中国科学技术大学 2013
[3]爆燃助推钻地弹侵彻混凝土过程的试验研究及数值仿真[D]. 郭锦炎.南京理工大学 2012
[4]弹靶侵彻动态响应的理论与数值分析[D]. 王政.复旦大学 2005
硕士论文
[1]PBX炸药的反应率动力学本构研究[D]. 赵宏达.哈尔滨工业大学 2016
[2]粘弹性药柱在侵彻过程中应力波的传播与能量耗散[D]. 李晓.哈尔滨工业大学 2014
[3]浇注PBX的力学行为与本构模型研究[D]. 唐明峰.中国工程物理研究院 2014
[4]混凝土HJC动态本构模型的研究[D]. 李耀.合肥工业大学 2009
本文编号：3101687
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