刚性弹体侵彻混凝土弹道偏转规律研究
发布时间：2021-12-27 18:08
斜侵彻、带攻角侵彻是弹体侵彻靶体时常见的情况。相对于垂直侵彻问题来讲,目前国内外对斜侵彻和带攻角侵彻混凝土介质弹道偏转规律的研究较少。本文采用实验研究、理论分析和数值模拟三者相结合的方法研究了刚性弹体侵彻混凝土靶过程中不同的影响因素对弹道偏转的影响规律,可为动能侵彻战斗部的设计提供一定的参考。本文的主要研究内容包括：1.建立了刚性弹体侵彻混凝土靶弹道偏转的计算模型。分别采用经验公式法、理论分析法和数值模拟法得到了刚性弹体侵彻混凝土过程中弹体表面应力与表面法向速度间的关系式。在此基础上,利用弹靶分离的思想,将所得应力当做弹体侵彻过程中所受到的阻力,通过ABAQUS/EXPLICIT软件加载到弹体表面,并考虑自由表面效应的影响,利用Fortran语言编写VDLOAD子程序,建立了弹体斜侵彻、带攻角侵彻半无限混凝土靶板的计算模型,计算得到了刚性弹体侵彻半无限厚混凝土靶时弹体的质心运动轨迹。通过与相关文献中的实验进行比较,发现该模型的计算结果和实验吻合较好。2.开展了刚性弹体侵彻混凝土靶的数值模拟研究。利用有限元软件LS-DYNA建立了弹体侵彻混凝土的有限元模型,使用HJC混凝土本构材料模型和...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 弹体侵彻混凝土研究方法和研究现状
1.2.1 实验研究
1.2.2 理论分析方法
1.2.3 数值模拟方法
1.3 本文主要工作
2 刚性弹体侵彻混凝土弹道偏转的计算模型
2.1 靶体响应力函数计算侵彻问题的优缺点
2.2 采用经验公式法确定靶体响应力函数
2.3 采用理论方法确定靶体响应力函数
2.3.1 空腔膨胀响应区
2.3.2 混凝土材料的本构关系
2.3.3 守恒方程
2.3.4 可压缩材料弹性-塑性空腔膨胀模型响应分析
2.3.5 可压缩材料弹性-断裂-塑性空腔膨胀模型响应分析
2.3.6 理论方法求解靶体响应力函数
2.4 采用数值模拟法确定靶体响应力函数
2.4.1 空腔膨胀的有限元模型
2.4.2 空腔膨胀过程数值模拟分析
2.4.3 空腔膨胀压力与速度关系
2.5 自由表面效应的影响
2.6 非正侵彻问题的计算模型
2.6.1 非正侵彻相关概念
2.6.2 非正侵彻问题简化
2.6.3 弹体侵彻过程中的受力分析
2.6.4 弹体侵彻靶体的计算
2.7 模型计算结果与实验结果的对比
2.7.1 正侵彻低强度靶计算结果与实验结果对比
2.7.2 正侵彻高强度靶计算结果与实验结果对比
2.7.3 斜侵彻混凝土靶计算结果与实验结果对比
2.8 本章小结
3 刚性弹侵彻混凝土的数值模拟
3.1 LS-DYNA用于计算侵彻问题的优缺点
3.2 混凝土侵彻有限元计算模型
3.2.1 弹体的有限元模型
3.2.2 靶体的有限元模型
3.3 弹体正侵彻混凝土的数值模拟
3.4 弹体斜侵彻混凝土的数值模拟
3.4.1 斜侵彻混凝土过程的数值模拟分析
3.4.2 斜侵彻混凝土过程中弹体速度、过载的变化
3.4.3 弹靶分离方法和数值模拟方法计算结果的对比
3.4.4 数值模拟结果与实验的对比
3.5 带攻角侵彻混凝土的数值模拟
3.5.1 带攻角侵彻混凝土过程的数值模拟分析
3.5.2 带攻角侵彻混凝土过程中弹体速度、过载的变化
3.5.3 弹靶分离方法和数值模拟方法的计算结果的对比
3.6 带正攻角斜侵彻混凝土的数值模拟
3.6.1 带正攻角斜侵彻混凝土过程的数值模拟分析
3.6.2 带正攻角斜侵彻混凝土过程中弹体速度、过载的变化
3.7 带负攻角斜侵彻混凝土的数值模拟
3.7.1 带负攻角斜侵彻混凝土过程的数值模拟分析
3.7.2 带负攻角斜侵彻混凝土过程中弹体速度、过载的变化
3.8 本章小结
4 不同因素对刚性弹体侵彻混凝土弹道偏转的影响
4.1 斜侵彻时弹道的偏转规律
4.1.1 倾角对侵彻深度的影响
4.1.2 倾角对弹体偏转角的影响
4.1.3 速度对斜侵彻靶体时侵弹道偏转的影响分析
4.2 带攻角侵彻时弹道的偏转规律
4.2.1 攻角对侵彻深度的影响
4.2.2 攻角对对弹体偏转角的影响
4.3 带攻角斜侵彻时弹道的偏转规律
4.3.1 带攻角斜侵彻时攻角对侵彻深度的影响
4.3.2 带攻角斜侵彻时攻角对弹道偏转角的影响
4.4 弹体质心位置对斜侵彻弹道偏转的影响分析
4.4.1 斜侵彻时弹体质心位置对侵彻深度的影响
4.4.2 斜侵彻时弹体质心位置对弹道偏转角的影响
4.5 本章小结
5 结束语
5.1 研究工作总结
5.2 有待解决的问题
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土靶体抗弹体斜侵彻试验分析[J]. 刘勇,宋春明,黄育,刘斌. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2013(01)
[2]大质量高速动能弹侵彻钢筋混凝土的实验研究[J]. 汪斌,曹仁义,谭多望. 爆炸与冲击. 2013(01)
[3]半无限厚混凝土靶侵彻损伤的实验与仿真[J]. 郭锦炎,阮文俊,张丁山,王浩. 弹箭与制导学报. 2012(03)
[4]弹体高速侵彻混凝土质量侵蚀实验研究[J]. 杨建超,左新建,何翔,金栋梁. 实验力学. 2012(01)
[5]高速侵彻混凝土弹体头部侵蚀终点效应实验研究[J]. 武海军,黄风雷,王一楠,段卓平,皮爱国. 兵工学报. 2012(01)
[6]杆弹侵彻钢纤维混凝土实验研究[J]. 赵晓宁,何勇,张先锋,张年松,王英维. 实验力学. 2011(02)
[7]弹体高速侵彻混凝土的效应实验[J]. 何翔,徐翔云,孙桂娟,沈俊,杨建超,金栋梁. 爆炸与冲击. 2010(01)
[8]高速长杆弹侵彻半无限混凝土靶的理论分析[J]. 李志康,黄风雷. 北京理工大学学报. 2010(01)
[9]弹体斜侵彻混凝土过程中的方向偏转[J]. 吕中杰,徐钰巍,黄风雷. 兵工学报. 2009(S2)
[10]基于Griffith强度理论的空腔膨胀模型与应用研究[J]. 黄民荣,顾晓辉,高永宏. 力学与实践. 2009(05)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]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
[2]动能弹非正侵彻弹道性能研究[D]. 康海峰.南京理工大学 2012
[3]空腔膨胀的数值模拟研究及其在侵彻力学中的应用[D]. 冯兴民.国防科学技术大学 2011
本文编号：3552464
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
1.2 弹体侵彻混凝土研究方法和研究现状
1.2.1 实验研究
1.2.2 理论分析方法
1.2.3 数值模拟方法
1.3 本文主要工作
2 刚性弹体侵彻混凝土弹道偏转的计算模型
2.1 靶体响应力函数计算侵彻问题的优缺点
2.2 采用经验公式法确定靶体响应力函数
2.3 采用理论方法确定靶体响应力函数
2.3.1 空腔膨胀响应区
2.3.2 混凝土材料的本构关系
2.3.3 守恒方程
2.3.4 可压缩材料弹性-塑性空腔膨胀模型响应分析
2.3.5 可压缩材料弹性-断裂-塑性空腔膨胀模型响应分析
2.3.6 理论方法求解靶体响应力函数
2.4 采用数值模拟法确定靶体响应力函数
2.4.1 空腔膨胀的有限元模型
2.4.2 空腔膨胀过程数值模拟分析
2.4.3 空腔膨胀压力与速度关系
2.5 自由表面效应的影响
2.6 非正侵彻问题的计算模型
2.6.1 非正侵彻相关概念
2.6.2 非正侵彻问题简化
2.6.3 弹体侵彻过程中的受力分析
2.6.4 弹体侵彻靶体的计算
2.7 模型计算结果与实验结果的对比
2.7.1 正侵彻低强度靶计算结果与实验结果对比
2.7.2 正侵彻高强度靶计算结果与实验结果对比
2.7.3 斜侵彻混凝土靶计算结果与实验结果对比
2.8 本章小结
3 刚性弹侵彻混凝土的数值模拟
3.1 LS-DYNA用于计算侵彻问题的优缺点
3.2 混凝土侵彻有限元计算模型
3.2.1 弹体的有限元模型
3.2.2 靶体的有限元模型
3.3 弹体正侵彻混凝土的数值模拟
3.4 弹体斜侵彻混凝土的数值模拟
3.4.1 斜侵彻混凝土过程的数值模拟分析
3.4.2 斜侵彻混凝土过程中弹体速度、过载的变化
3.4.3 弹靶分离方法和数值模拟方法计算结果的对比
3.4.4 数值模拟结果与实验的对比
3.5 带攻角侵彻混凝土的数值模拟
3.5.1 带攻角侵彻混凝土过程的数值模拟分析
3.5.2 带攻角侵彻混凝土过程中弹体速度、过载的变化
3.5.3 弹靶分离方法和数值模拟方法的计算结果的对比
3.6 带正攻角斜侵彻混凝土的数值模拟
3.6.1 带正攻角斜侵彻混凝土过程的数值模拟分析
3.6.2 带正攻角斜侵彻混凝土过程中弹体速度、过载的变化
3.7 带负攻角斜侵彻混凝土的数值模拟
3.7.1 带负攻角斜侵彻混凝土过程的数值模拟分析
3.7.2 带负攻角斜侵彻混凝土过程中弹体速度、过载的变化
3.8 本章小结
4 不同因素对刚性弹体侵彻混凝土弹道偏转的影响
4.1 斜侵彻时弹道的偏转规律
4.1.1 倾角对侵彻深度的影响
4.1.2 倾角对弹体偏转角的影响
4.1.3 速度对斜侵彻靶体时侵弹道偏转的影响分析
4.2 带攻角侵彻时弹道的偏转规律
4.2.1 攻角对侵彻深度的影响
4.2.2 攻角对对弹体偏转角的影响
4.3 带攻角斜侵彻时弹道的偏转规律
4.3.1 带攻角斜侵彻时攻角对侵彻深度的影响
4.3.2 带攻角斜侵彻时攻角对弹道偏转角的影响
4.4 弹体质心位置对斜侵彻弹道偏转的影响分析
4.4.1 斜侵彻时弹体质心位置对侵彻深度的影响
4.4.2 斜侵彻时弹体质心位置对弹道偏转角的影响
4.5 本章小结
5 结束语
5.1 研究工作总结
5.2 有待解决的问题
参考文献
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土靶体抗弹体斜侵彻试验分析[J]. 刘勇,宋春明,黄育,刘斌. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2013(01)
[2]大质量高速动能弹侵彻钢筋混凝土的实验研究[J]. 汪斌,曹仁义,谭多望. 爆炸与冲击. 2013(01)
[3]半无限厚混凝土靶侵彻损伤的实验与仿真[J]. 郭锦炎,阮文俊,张丁山,王浩. 弹箭与制导学报. 2012(03)
[4]弹体高速侵彻混凝土质量侵蚀实验研究[J]. 杨建超,左新建,何翔,金栋梁. 实验力学. 2012(01)
[5]高速侵彻混凝土弹体头部侵蚀终点效应实验研究[J]. 武海军,黄风雷,王一楠,段卓平,皮爱国. 兵工学报. 2012(01)
[6]杆弹侵彻钢纤维混凝土实验研究[J]. 赵晓宁,何勇,张先锋,张年松,王英维. 实验力学. 2011(02)
[7]弹体高速侵彻混凝土的效应实验[J]. 何翔,徐翔云,孙桂娟,沈俊,杨建超,金栋梁. 爆炸与冲击. 2010(01)
[8]高速长杆弹侵彻半无限混凝土靶的理论分析[J]. 李志康,黄风雷. 北京理工大学学报. 2010(01)
[9]弹体斜侵彻混凝土过程中的方向偏转[J]. 吕中杰,徐钰巍,黄风雷. 兵工学报. 2009(S2)
[10]基于Griffith强度理论的空腔膨胀模型与应用研究[J]. 黄民荣,顾晓辉,高永宏. 力学与实践. 2009(05)
博士论文
[1]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
硕士论文
[1]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
[2]动能弹非正侵彻弹道性能研究[D]. 康海峰.南京理工大学 2012
[3]空腔膨胀的数值模拟研究及其在侵彻力学中的应用[D]. 冯兴民.国防科学技术大学 2011
本文编号：3552464
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