高速侵彻混凝土弹体的动力学行为研究 ——计及质量损失和头形钝化
发布时间：2022-01-10 11:50
在高速侵彻混凝土过程中,弹体产生明显质量损失,并形成弹头钝化,这将影响弹体的动力学行为,进而降低弹体的毁伤性能。从上世纪九十年代起,国际学术界和工程界就开始关注计及质量损失和头形钝化的弹体问题,并取得了一定的研究进展,但至今仍未很好地解决。为此,本文主要研究计及质量损失和头形钝化的弹体动力学行为。研究弹体为高强合金钢的尖卵形长杆弹（以下简称尖长弹）或高速深侵彻概念弹（以下简称高深弹）,相应的靶体为半无限无筋混凝土靶。弹体撞击速度一般在1500m/s以下。进一步归纳和分析尖长弹的侵彻试验结果发现,在试验速度范围内,弹体质量损失与初始动能成正比,比例系数随靶中骨料莫氏硬度增加而增加。对比侵彻试验前后的尖长弹形状发现,侵彻后弹头形状仍可近似为尖卵形,仅对应CRH值减小,而弹头形状仍在原形与半球形之间。根据对侵彻后弹头形状的描述,建立了弹体质量损失与侵彻前后弹头形状的定量关系,由此可通过侵彻前后弹头形状预测弹体总质量损失,或通过弹体总质量损失预测侵彻后弹头形状。在Jones模型中计及靶中骨料莫氏硬度的影响,建立弹体总质量损失的表征模型。该模型并未计入侵彻过程中弹体的质量和形状改变,它仅与6个参...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 尖长弹侵彻混凝土靶的试验
1.2.1 侵彻实验技术概述
1.2.2 一些重要的试验结果
1.3 弹体问题的研究进展
1.3.1 理想刚性弹假设下低速的弹体问题
1.3.2 计及质量损失和头形钝化的高速弹体问题
1.4 尖长弹质量损失和头形钝化的数值模拟
1.5 本文的主要工作
第2章 尖长弹质量损失及侵彻后形状的初步分析
2.1 典型的侵彻试验
2.2 影响弹体质量损失的主要参数
2.3 侵彻后弹头形状的定量描述
2.4 弹体头部的相对质量损失
2.5 本章小结
第3章 尖长弹质量损失的参数分析
3.1 预测弹体质量损失的表征模型
3.1.1 质量损失及头形钝化对弹体侵彻深度的影响
3.1.2 质量损失的表征模型
3.2 质量损失的参数敏感性分析
3.3 本章小结
第4章 计及质量损失与头形钝化的尖长弹侵彻运动分析(一)
4.1 增量模型
4.1.1 模型的建立
4.1.2 模型的校核
4.2 表征弹体侵彻运动的特征量的增量模型预测结果
4.3 加速度曲线的初步分析
4.4 隧道段加速度绝对值上升的充分条件
4.5 加速度的参数分析
4.6 本章小结
第5章 计及质量损失与头形钝化的尖长弹侵彻运动分析(二)
5.1 引言
5.2 弹体表面回退位移的表征模型
5.2.1 摩擦功
5.2.2 回退位移
5.3 数值模型
5.3.1 计算时间步长
5.3.2 弹体的质量损失、头形钝化与动力学行为的表征
5.4 数值模型的校核
5.4.1 弹体形状演化的描述
5.4.2 模型预测结果与试验结果的对比
5.5 弹材分布对弹体的头形钝化和动力学行为的影响
5.5.1 在弹头表面包附难熔金属层
5.5.2 采用梯度材料制作弹头
5.6 本章小结
第6章 高深弹质量损失及头形钝化的实验研究
6.1 引言
6.2 试验测试
6.2.1 实验概述
6.2.2 试验结果
6.2.3 侵彻后弹体形状变化分析
6.3 侵彻后剩余弹体的金相观察
6.3.1 高温热影响区
6.3.2 绝热剪切带
6.4 弹体质量损失及侵彻后弹体形状的表征模型
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 本文工作总结
7.2 工作展望
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]非对称质量磨蚀导致正侵彻弹体的弯曲屈服[J]. 赵军,陈小伟,金丰年,徐迎. 爆炸与冲击. 2011(02)
[2]Parametric study on mass loss of penetrators[J]. Li-Ling He · Xiao-Wei Chen · Xiang He Department of Modern Mechanics,University of Science and Technology of China,230027 Hefei,China Institute of Structural Mechanics,China Academy of Engineering Physics,P.O.Box 919-401,621900 Mianyang,China Luoyang Institute of Hydraulic Engineering Technology,471023 Luoyang,China. Acta Mechanica Sinica. 2010(04)
[3]考虑头形磨损变化的动能弹侵彻深度研究[J]. 赵军,陈小伟,金丰年,徐迎. 力学学报. 2010(02)
[4]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)
[5]刚性弹侵彻深度和阻力的比较分析[J]. 陈小伟,李继承. 爆炸与冲击. 2009(06)
[6]动能侵彻弹体的质量侵蚀模型分析[J]. 陈小伟,杨世全,何丽灵. 力学学报. 2009(05)
[7]先进钻地弹概念弹的次口径高速深侵彻实验研究[J]. 梁斌,陈小伟,姬永强,黄含军,高海鹰,李小笠,黄海莹. 爆炸与冲击. 2008(01)
[8]动态柱形空穴膨胀模型及其在侵彻问题中的应用(英文)[J]. 周辉,文鹤鸣. 高压物理学报. 2006(01)
[9]动能深侵彻弹的力学设计（Ⅱ）:弹靶的相关力学分析与实例[J]. 陈小伟,金建明. 爆炸与冲击. 2006(01)
[10]动能深侵彻弹的力学设计（I）:侵彻/穿甲理论和弹体壁厚分析[J]. 陈小伟. 爆炸与冲击. 2005(06)
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
本文编号：3580661
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 尖长弹侵彻混凝土靶的试验
1.2.1 侵彻实验技术概述
1.2.2 一些重要的试验结果
1.3 弹体问题的研究进展
1.3.1 理想刚性弹假设下低速的弹体问题
1.3.2 计及质量损失和头形钝化的高速弹体问题
1.4 尖长弹质量损失和头形钝化的数值模拟
1.5 本文的主要工作
第2章 尖长弹质量损失及侵彻后形状的初步分析
2.1 典型的侵彻试验
2.2 影响弹体质量损失的主要参数
2.3 侵彻后弹头形状的定量描述
2.4 弹体头部的相对质量损失
2.5 本章小结
第3章 尖长弹质量损失的参数分析
3.1 预测弹体质量损失的表征模型
3.1.1 质量损失及头形钝化对弹体侵彻深度的影响
3.1.2 质量损失的表征模型
3.2 质量损失的参数敏感性分析
3.3 本章小结
第4章 计及质量损失与头形钝化的尖长弹侵彻运动分析(一)
4.1 增量模型
4.1.1 模型的建立
4.1.2 模型的校核
4.2 表征弹体侵彻运动的特征量的增量模型预测结果
4.3 加速度曲线的初步分析
4.4 隧道段加速度绝对值上升的充分条件
4.5 加速度的参数分析
4.6 本章小结
第5章 计及质量损失与头形钝化的尖长弹侵彻运动分析(二)
5.1 引言
5.2 弹体表面回退位移的表征模型
5.2.1 摩擦功
5.2.2 回退位移
5.3 数值模型
5.3.1 计算时间步长
5.3.2 弹体的质量损失、头形钝化与动力学行为的表征
5.4 数值模型的校核
5.4.1 弹体形状演化的描述
5.4.2 模型预测结果与试验结果的对比
5.5 弹材分布对弹体的头形钝化和动力学行为的影响
5.5.1 在弹头表面包附难熔金属层
5.5.2 采用梯度材料制作弹头
5.6 本章小结
第6章 高深弹质量损失及头形钝化的实验研究
6.1 引言
6.2 试验测试
6.2.1 实验概述
6.2.2 试验结果
6.2.3 侵彻后弹体形状变化分析
6.3 侵彻后剩余弹体的金相观察
6.3.1 高温热影响区
6.3.2 绝热剪切带
6.4 弹体质量损失及侵彻后弹体形状的表征模型
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 本文工作总结
7.2 工作展望
参考文献
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]非对称质量磨蚀导致正侵彻弹体的弯曲屈服[J]. 赵军,陈小伟,金丰年,徐迎. 爆炸与冲击. 2011(02)
[2]Parametric study on mass loss of penetrators[J]. Li-Ling He · Xiao-Wei Chen · Xiang He Department of Modern Mechanics,University of Science and Technology of China,230027 Hefei,China Institute of Structural Mechanics,China Academy of Engineering Physics,P.O.Box 919-401,621900 Mianyang,China Luoyang Institute of Hydraulic Engineering Technology,471023 Luoyang,China. Acta Mechanica Sinica. 2010(04)
[3]考虑头形磨损变化的动能弹侵彻深度研究[J]. 赵军,陈小伟,金丰年,徐迎. 力学学报. 2010(02)
[4]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)
[5]刚性弹侵彻深度和阻力的比较分析[J]. 陈小伟,李继承. 爆炸与冲击. 2009(06)
[6]动能侵彻弹体的质量侵蚀模型分析[J]. 陈小伟,杨世全,何丽灵. 力学学报. 2009(05)
[7]先进钻地弹概念弹的次口径高速深侵彻实验研究[J]. 梁斌,陈小伟,姬永强,黄含军,高海鹰,李小笠,黄海莹. 爆炸与冲击. 2008(01)
[8]动态柱形空穴膨胀模型及其在侵彻问题中的应用(英文)[J]. 周辉,文鹤鸣. 高压物理学报. 2006(01)
[9]动能深侵彻弹的力学设计（Ⅱ）:弹靶的相关力学分析与实例[J]. 陈小伟,金建明. 爆炸与冲击. 2006(01)
[10]动能深侵彻弹的力学设计（I）:侵彻/穿甲理论和弹体壁厚分析[J]. 陈小伟. 爆炸与冲击. 2005(06)
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
本文编号：3580661
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