弹丸侵彻过程温度场仿真分析

发布时间：2021-12-25 03:15

　　弹丸在高速侵彻深层目标时,需要克服侵彻阻力及弹丸与介质之间巨大的摩擦力。摩擦所损耗的能量主要转化为热能。热能主要表现为侵彻过程中弹靶的热效应,即弹丸表面熔化,温升达到材料熔点,引起弹丸头部热应力非对称分布,导致弹丸侵彻轨迹偏移,降低侵彻深度。因此对侵彻过程中的温度分布进行研究为弹丸偏航偏移的修正提供一定参考。本文通过分析弹丸侵彻过程中塑性变形做功和摩擦生热做功机理,引用侵彻热传导塑性分析模型,推导出热平衡方程,进而计算出弹丸表面温度分布情况。并用里希脱剩余速度能量法对温升结论进行评估。以7.62mm穿甲弹为研究对象,对侵彻不同阻抗介质的热效应进行仿真分析,得出陶瓷靶和铝合金靶阻抗较大,无法实现修正,土壤靶可以实现修正,但是需要增加摩擦做功,即增加土壤靶体厚度。对于薄板,高阻抗靶体弹丸破碎穿透,低阻抗靶体弹丸温升范围过小,故取中阻抗介质铝合金为研究对象,研究不同侵彻速度、不同入射角对侵彻过程中弹丸表面温升的影响。结果表明,在弹丸侵彻铝合金板过程中,为了达到预期的侵彻效果,避免弹丸温升过高,应采用垂直入侵或者较小的入射角。本文对弹丸非正侵彻半无限厚土壤靶体进行仿真,获得弹体两侧温度绝对差、...

【文章来源】： 中北大学山西省

【文章页数】：97 页

【文章目录】：
摘要
abstract
1.绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 弹丸侵彻靶体过程温升效应国内外研究现状
    1.3 钢板侵彻问题研究综述
        1.3.1 经验半经验公式
        1.3.2 理论分析
        1.3.3 数值模拟方法
    1.4 弹靶本构模型研究综述
        1.4.1 增量塑性理论
        1.4.2 塑性动态硬化模型
        1.4.3 PB本构模型
        1.4.4 Johnson-cook本构模型
        1.4.5 摩擦模型
        1.4.6 热力学本构模型
    1.5 论文研究主要内容与框架结构
        1.5.1 论文研究主要内容
        1.5.2 论文结构图
2.钢板侵彻理论模型
    2.1 侵彻过程
        2.1.1 初始接触阶段
        2.1.2 弹丸侵入阶段
        2.1.3 剪切挤凿阶段
        2.1.4 穿甲破坏阶段
        2.1.5 热力耦合概念
    2.2 侵彻过程数值模拟
        2.2.1 基于ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟
        2.2.2 显示积分算法
        2.2.3 弹丸侵彻靶板基本控制方程
    2.3 侵彻过程热力耦合分析
        2.3.1 热力耦合求解方法
        2.3.2 热力耦合基本方程
        2.3.3 摩擦功转热
        2.3.4 直接耦合方程
        2.3.5 求解方程
    2.4 本章小结
3.弹丸侵彻铝板热结构耦合数值模拟分析
    3.1 无温度场弹丸侵彻铝板过程仿真
        3.1.1 无温度场弹丸侵彻铝板过程前处理
        3.1.2 结构分析求解
        3.1.3 仿真结果分析
    3.2 弹丸侵彻铝板过程热结构耦合仿真
        3.2.1 传热过程求解原理
        3.2.2 热结构耦合求解设置
        3.2.3 热结构耦合结果分析
        3.2.4 温度评估
    3.3 本章小结
4.不同工况下弹丸侵彻过程温度分布情况研究
    4.1 侵彻不同阻抗介质热效应仿真
        4.1.1 数值模拟工况
        4.1.2 材料模型
        4.1.3 结果分析
    4.2 不同速度侵彻铝合金靶热效应仿真
        4.2.1 数值模拟工况
        4.2.2 结果分析
    4.3 不同侵入角度侵彻铝合金靶热效应仿真
        4.3.1 数值模拟工况
        4.3.2 结果分析
    4.4 本章小结
5.弹丸侵彻半无限厚靶体温度场仿真分析
    5.1 弹丸侵彻半无限厚土壤靶温度场
        5.1.1 数值模拟工况
        5.1.2 结果分析
    5.2 介质内的弹道轨迹调整
        5.2.1 获取偏航时刻两侧温度分布和介质对弹丸的压力
        5.2.2 不同形变量对弹道轨迹影响
    5.3 旋转弹丸高速侵彻土壤介质
        5.3.1 弹丸与土壤有限元模型的建立
        5.3.2 旋转弹丸侵彻半无限厚土壤靶结果分析
    5.4 本章小结
6.结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]船体加筋板与均质板结构对反舰导弹战斗部穿甲性能影响的对比分析 [J]. 于辉,徐峰.  广东造船. 2019(04)
[2]模拟弹低速侵彻土壤靶的试验与模拟仿真 [J]. 景彤,陈智刚,郑延斌,雷文星,郭子云.  弹箭与制导学报. 2019(05)
[3]孔结构金属装甲抗弹能力的数值模拟 [J]. 秦庆华,崔天宁,施前,金永喜,张建勋.  高压物理学报. 2018(05)
[4]高速侵彻弹体表层侵蚀效应理论计算 [J]. 郭磊,何勇,潘绪超,何源,王传婷,焦俊杰,何珣.  振动与冲击. 2018(15)
[5]弹塑性摩擦接触热力耦合问题的分析 [J]. 吴爱中,符栋良.  机械设计. 2018(07)
[6]弹丸连续挤进对不同坡膛结构受力的影响 [J]. 梁林,庞博升.  中北大学学报(自然科学版). 2018(03)
[7]弹丸侵彻自然土弹道的试验研究与数值模拟 [J]. 任保祥,陶钢.  科学技术与工程. 2018(01)
[8]超高速弹对花岗岩侵彻深度逆减现象的理论与实验研究 [J]. 李干,宋春明,邱艳宇,王明洋.  岩石力学与工程学报. 2018(01)
[9]比较93钨合金材料的3种本构模型 [J]. 陈青山,苗应刚,郭亚洲,李玉龙.  高压物理学报. 2017(06)
[10]基于ANSYS/LS-DYNA高速弹头冲击仿真 [J]. 王玉华,黄凯明.  计算机测量与控制. 2017(10)

博士论文
[1]混凝土侵彻模型及其热力学本构模型研究[D]. 卢正操.中国科学技术大学. 2019



本文编号：3551691