头部刻槽弹体对混凝土靶侵彻机理研究
发布时间：2021-05-10 17:54
动能侵彻战斗部是打击加固和深层防御工事的有效手段,借助于其自身初始动能侵入目标内部,依靠自身较小阻力结构外形达到预期的侵彻深度,同时利用弹体内部的高能炸药对目标进行毁伤。为了满足理想的侵彻性能要求,动能弹的结构外形设计及其对混凝土靶的侵彻深度研究尤为重要。头部刻槽弹体是一种新型结构,通过弹体头部刻槽,实现动能弹非圆截面头部结构,借助于这种头部结构与混凝土类靶体间的相互作用,达到提高侵彻深度的目的。头部刻槽弹体侵彻性能的研究还处于探索阶段,缺乏相关的研究成果。本文采用理论分析、试验研究和数值模拟三者相结合的方法研究典型头部刻槽弹体侵彻混凝土靶问题,探究头部刻槽弹体侵彻机理,确定头部刻槽弹体结构参数对侵彻性能影响规律,主要研究内容和结论如下:（1）头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶体局部相互作用模型基于局部相互作用理论思想,结合柱坐标下的任意头部形状弹体外轮廓表示方法,发展完善了任意头部形状弹体侵彻混凝土靶两阶段的局部相互作用模型。基于尖卵形弹体结构,提出了头部U形对称刻槽弹体及头部L形非对称刻槽弹体设计方法并定义了极坐标下头部刻槽弹体几何结构数学表征。结合局部相互作用理论,推导得到了头部刻...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 动能弹侵彻混凝土靶问题研究现状
1.2.2 新型结构动能弹优化设计及其侵彻问题研究现状
1.2.3 新结构弹体侵彻效应研究不足
1.3 本文研究的目的、手段和主要内容
2 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶的局部相互作用模型
2.1 引言
2.2 侵彻问题的局部相互作用理论
2.3 任意头部形状弹体侵彻半无限厚混凝土靶的局部相互作用模型
2.3.1 弹体侵彻半无限厚混凝土靶过程分析及基本假设
2.3.2 任意头部形状弹体侵彻半无限厚混凝土靶深度的局部相互作用模型
2.3.3 理论计算结果验证
2.4 头部刻槽弹体结构几何表征
2.4.1 头部U形对称刻槽弹体结构表征
2.4.2 头部L形非对称刻槽弹体结构表征
2.5 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶深度局部相互作用模型
2.5.1 头部U形对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶侵彻深度模型
2.5.2 头部L形非对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶侵彻深度模型
2.6 计算结果与分析
2.7 本章小结
3 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶的弹靶分离数值模拟
3.1 引言
3.2 弹靶分离数值模拟方法简介
3.3 头部刻槽弹体侵彻模型的建立
3.3.1 有限元模型
3.3.2 材料模型及参数
3.3.3 初始边界条件
3.4 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶数值模拟
3.4.1 弹靶分离数值模拟结果验证
3.4.2 头部U形对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶过程分析
3.4.3 头部L形非对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶过程分析
3.5 本章小结
4 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶试验研究
4.1 引言
4.2 头部刻槽弹体侵彻试验方案设计
4.3 试验弹体设计
4.4 试验靶体
4.5 侵彻试验结果
4.5.1 试验结果
4.5.2 弹体外弹道飞行稳定性
4.5.3 回收弹体情况
4.5.4 侵彻后靶体宏观破坏情况
4.6 侵彻试验结果分析与讨论
4.6.1 侵彻深度
4.6.2 头部非对称刻槽弹体侵彻自旋效应
4.6.3 弹体侵彻深度理论计算与试验结果对比
4.7 本章小结
5 考虑尖楔劈裂效应的靶体响应力研究
5.1 引言
5.2 头部U形对称刻槽弹体侵彻2A12铝靶试验
5.2.1 试验靶体
5.2.2 试验结果与分析
5.2.3 靶体宏观破坏情况
5.3 尖楔嵌入侵彻模型
5.4 基于尖楔嵌入侵彻模型的靶体响应力分析
5.5 头部U形对称刻槽弹体侵彻过程差分计算模型
5.6 计算结果与分析
5.6.1 考虑尖楔劈裂效应的靶体响应力函数试验验证
5.6.2 头部U形对称刻槽弹体侵彻过程分析
5.6.3 头部U形对称刻槽弹体侵彻深度影响因素分析
5.7 本章小结
6 考虑切向剪切效应的空腔膨胀理论靶体响应力研究
6.1 引言
6.2 考虑切向剪切效应的空腔膨胀模型数值模拟研究
6.2.1 数值模拟模型
6.2.2 考虑剪切效应的空腔膨胀模型数值模拟结果
6.3 考虑切向剪切效应的准静态柱形空腔膨胀模型研究
6.3.1 准静态柱形空腔膨胀模型响应分析
6.3.2 空腔膨胀响应区分析
6.3.3 考虑切向剪切效应的准静态空腔膨胀靶体响应力函数求解
6.4 考虑切向剪切效应的准静态空腔膨胀模型靶体响应力影响因素分析
6.4.1 切向速度ω与径向速度V比例K对空腔靶体响应力的影响
6.4.2 单轴压缩屈服强度Y对空腔靶体响应力的影响
6.5 头部L形非对称刻槽弹体侵彻过程差分计算模型
6.6 计算结果与分析
6.6.1 考虑切向剪切效应的靶体响应力函数试验验证
6.6.2 头部L形非对称刻槽弹体侵彻过程分析
6.6.3 头部L形非对称刻槽弹体侵彻深度影响因素分析
6.7 本章小结
7 结束语
7.1 研究工作总结
7.2 本文的创新点
7.3 今后研究的发展方向
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]刻槽弹侵彻混凝土受力模型研究[J]. 张欣欣,武海军,黄风雷,段卓平,皮爱国. 爆炸与冲击. 2016(01)
[2]掘进侵彻弹形与侵彻混凝土深度演绎过程研究[J]. 郭坚,潘绪超,何勇,庞春旭,邓佳杰. 弹道学报. 2015(02)
[3]刻槽弹体旋转侵彻铝靶试验与数值模拟[J]. 庞春旭,何勇,沈晓军,张先锋,郭磊. 弹道学报. 2015(01)
[4]刻槽弹体旋转侵彻混凝土效应试验研究[J]. 庞春旭,何勇,沈晓军,张先锋,李文彬,郭磊,潘绪超. 兵工学报. 2015(01)
[5]PREDICTION OF PROJECTILE PENETRATION AND PERFORATION BY FINITE CAVITY EXPANSION METHOD WITH THE FREE-SURFACE EFFECT[J]. Qin Fang,Xiangzhen Kong,Jian Hong,Hao Wu. Acta Mechanica Solida Sinica. 2014(06)
[6]弹头形状对高速侵彻效应的影响[J]. 宋梅利,王晓鸣,李文彬,刘志林. 弹道学报. 2014(03)
[7]异型头部弹体增强侵彻性能机理研究[J]. 刘坚成,黄风雷,皮爱国,柴传国,武海军. 爆炸与冲击. 2014(04)
[8]考虑靶体自由表面和开裂区影响的可变形弹体斜侵彻脆性材料的终点弹道分析[J]. 孔祥振,方秦,吴昊. 兵工学报. 2014(06)
[9]串联随进战斗部斜侵彻装甲钢板试验研究[J]. 庞春旭,何勇,沈晓军,杜忠华,郭磊. 弹道学报. 2013(04)
[10]一种用于破碎岩土的异型弹芯撞击响应分析[J]. 韩晶,王华,牛新立,焦国太. 北京航空航天大学学报. 2013(12)
博士论文
[1]小行星着陆装置及其侵彻锚固的研究[D]. 赵志军.哈尔滨工业大学 2014
[2]异形头部弹体对混凝土靶的侵彻效应研究[D]. 柴传国.北京理工大学 2014
[3]混凝土侵彻与贯穿若干问题研究[D]. 杨阳.中国科学技术大学 2012
[4]侵彻半无限厚靶的理论模型与数值模拟研究[D]. 楼建锋.中国工程物理研究院 2012
[5]高速弹体对混凝土侵彻效应研究[D]. 赵晓宁.南京理工大学 2011
[6]刚性弹体对混凝土靶的侵彻与贯穿机理研究[D]. 黄民荣.南京理工大学 2011
[7]动能弹在不同材料靶体中的侵彻行为研究[D]. 何涛.中国科学技术大学 2007
[8]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]弹体头部形状的侵彻规律研究及其优化设计[D]. 李霞.湖南大学 2013
[2]卵形弹体侵彻混凝土靶侵蚀效应研究[D]. 郑浩.南京理工大学 2013
[3]自适应侵深弹体头部结构设计与数值模拟研究[D]. 朱新平.南京理工大学 2013
[4]深侵彻弹弹体结构稳定性研究[D]. 代廷静.南京理工大学 2012
[5]弹体斜侵彻弹道快速预测方法研究[D]. 王松川.国防科学技术大学 2011
本文编号：3179798
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号说明
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 动能弹侵彻混凝土靶问题研究现状
1.2.2 新型结构动能弹优化设计及其侵彻问题研究现状
1.2.3 新结构弹体侵彻效应研究不足
1.3 本文研究的目的、手段和主要内容
2 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶的局部相互作用模型
2.1 引言
2.2 侵彻问题的局部相互作用理论
2.3 任意头部形状弹体侵彻半无限厚混凝土靶的局部相互作用模型
2.3.1 弹体侵彻半无限厚混凝土靶过程分析及基本假设
2.3.2 任意头部形状弹体侵彻半无限厚混凝土靶深度的局部相互作用模型
2.3.3 理论计算结果验证
2.4 头部刻槽弹体结构几何表征
2.4.1 头部U形对称刻槽弹体结构表征
2.4.2 头部L形非对称刻槽弹体结构表征
2.5 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶深度局部相互作用模型
2.5.1 头部U形对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶侵彻深度模型
2.5.2 头部L形非对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶侵彻深度模型
2.6 计算结果与分析
2.7 本章小结
3 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶的弹靶分离数值模拟
3.1 引言
3.2 弹靶分离数值模拟方法简介
3.3 头部刻槽弹体侵彻模型的建立
3.3.1 有限元模型
3.3.2 材料模型及参数
3.3.3 初始边界条件
3.4 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶数值模拟
3.4.1 弹靶分离数值模拟结果验证
3.4.2 头部U形对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶过程分析
3.4.3 头部L形非对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶过程分析
3.5 本章小结
4 头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶试验研究
4.1 引言
4.2 头部刻槽弹体侵彻试验方案设计
4.3 试验弹体设计
4.4 试验靶体
4.5 侵彻试验结果
4.5.1 试验结果
4.5.2 弹体外弹道飞行稳定性
4.5.3 回收弹体情况
4.5.4 侵彻后靶体宏观破坏情况
4.6 侵彻试验结果分析与讨论
4.6.1 侵彻深度
4.6.2 头部非对称刻槽弹体侵彻自旋效应
4.6.3 弹体侵彻深度理论计算与试验结果对比
4.7 本章小结
5 考虑尖楔劈裂效应的靶体响应力研究
5.1 引言
5.2 头部U形对称刻槽弹体侵彻2A12铝靶试验
5.2.1 试验靶体
5.2.2 试验结果与分析
5.2.3 靶体宏观破坏情况
5.3 尖楔嵌入侵彻模型
5.4 基于尖楔嵌入侵彻模型的靶体响应力分析
5.5 头部U形对称刻槽弹体侵彻过程差分计算模型
5.6 计算结果与分析
5.6.1 考虑尖楔劈裂效应的靶体响应力函数试验验证
5.6.2 头部U形对称刻槽弹体侵彻过程分析
5.6.3 头部U形对称刻槽弹体侵彻深度影响因素分析
5.7 本章小结
6 考虑切向剪切效应的空腔膨胀理论靶体响应力研究
6.1 引言
6.2 考虑切向剪切效应的空腔膨胀模型数值模拟研究
6.2.1 数值模拟模型
6.2.2 考虑剪切效应的空腔膨胀模型数值模拟结果
6.3 考虑切向剪切效应的准静态柱形空腔膨胀模型研究
6.3.1 准静态柱形空腔膨胀模型响应分析
6.3.2 空腔膨胀响应区分析
6.3.3 考虑切向剪切效应的准静态空腔膨胀靶体响应力函数求解
6.4 考虑切向剪切效应的准静态空腔膨胀模型靶体响应力影响因素分析
6.4.1 切向速度ω与径向速度V比例K对空腔靶体响应力的影响
6.4.2 单轴压缩屈服强度Y对空腔靶体响应力的影响
6.5 头部L形非对称刻槽弹体侵彻过程差分计算模型
6.6 计算结果与分析
6.6.1 考虑切向剪切效应的靶体响应力函数试验验证
6.6.2 头部L形非对称刻槽弹体侵彻过程分析
6.6.3 头部L形非对称刻槽弹体侵彻深度影响因素分析
6.7 本章小结
7 结束语
7.1 研究工作总结
7.2 本文的创新点
7.3 今后研究的发展方向
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]刻槽弹侵彻混凝土受力模型研究[J]. 张欣欣,武海军,黄风雷,段卓平,皮爱国. 爆炸与冲击. 2016(01)
[2]掘进侵彻弹形与侵彻混凝土深度演绎过程研究[J]. 郭坚,潘绪超,何勇,庞春旭,邓佳杰. 弹道学报. 2015(02)
[3]刻槽弹体旋转侵彻铝靶试验与数值模拟[J]. 庞春旭,何勇,沈晓军,张先锋,郭磊. 弹道学报. 2015(01)
[4]刻槽弹体旋转侵彻混凝土效应试验研究[J]. 庞春旭,何勇,沈晓军,张先锋,李文彬,郭磊,潘绪超. 兵工学报. 2015(01)
[5]PREDICTION OF PROJECTILE PENETRATION AND PERFORATION BY FINITE CAVITY EXPANSION METHOD WITH THE FREE-SURFACE EFFECT[J]. Qin Fang,Xiangzhen Kong,Jian Hong,Hao Wu. Acta Mechanica Solida Sinica. 2014(06)
[6]弹头形状对高速侵彻效应的影响[J]. 宋梅利,王晓鸣,李文彬,刘志林. 弹道学报. 2014(03)
[7]异型头部弹体增强侵彻性能机理研究[J]. 刘坚成,黄风雷,皮爱国,柴传国,武海军. 爆炸与冲击. 2014(04)
[8]考虑靶体自由表面和开裂区影响的可变形弹体斜侵彻脆性材料的终点弹道分析[J]. 孔祥振,方秦,吴昊. 兵工学报. 2014(06)
[9]串联随进战斗部斜侵彻装甲钢板试验研究[J]. 庞春旭,何勇,沈晓军,杜忠华,郭磊. 弹道学报. 2013(04)
[10]一种用于破碎岩土的异型弹芯撞击响应分析[J]. 韩晶,王华,牛新立,焦国太. 北京航空航天大学学报. 2013(12)
博士论文
[1]小行星着陆装置及其侵彻锚固的研究[D]. 赵志军.哈尔滨工业大学 2014
[2]异形头部弹体对混凝土靶的侵彻效应研究[D]. 柴传国.北京理工大学 2014
[3]混凝土侵彻与贯穿若干问题研究[D]. 杨阳.中国科学技术大学 2012
[4]侵彻半无限厚靶的理论模型与数值模拟研究[D]. 楼建锋.中国工程物理研究院 2012
[5]高速弹体对混凝土侵彻效应研究[D]. 赵晓宁.南京理工大学 2011
[6]刚性弹体对混凝土靶的侵彻与贯穿机理研究[D]. 黄民荣.南京理工大学 2011
[7]动能弹在不同材料靶体中的侵彻行为研究[D]. 何涛.中国科学技术大学 2007
[8]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]弹体头部形状的侵彻规律研究及其优化设计[D]. 李霞.湖南大学 2013
[2]卵形弹体侵彻混凝土靶侵蚀效应研究[D]. 郑浩.南京理工大学 2013
[3]自适应侵深弹体头部结构设计与数值模拟研究[D]. 朱新平.南京理工大学 2013
[4]深侵彻弹弹体结构稳定性研究[D]. 代廷静.南京理工大学 2012
[5]弹体斜侵彻弹道快速预测方法研究[D]. 王松川.国防科学技术大学 2011
本文编号：3179798
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