管—杆伸出式侵彻体侵彻机理及相关问题研究

发布时间：2022-10-20 08:51

　　新型、高效的侵彻体结构是动能弹的重要发展方向,管—杆伸出式结构侵彻体作为一种新异形侵彻体,既可有效避免大长径比杆式弹所引起的一系列问题,又能带来穿甲威力增益,在穿甲领域具有广阔的应用前景。文中针对该型侵彻体,采用理论分析、数值模拟和试验研究的方法,分别对该侵彻体垂直侵彻、斜侵彻均质装甲钢靶,以及其头部结构相关侵彻问题与其侵彻增益情况进行系统的研究。本文的研究工作对侵彻毁伤评估、新型动能武器系统设计提供技术支持和理论依据。本文主要研究内容包括以下几个方面：（1）进行了管—杆伸出式侵彻体垂直侵彻机理及特性研究。基于杆式侵彻体的A—-T模型,结合伸出式侵彻体的结构特征,并考虑了侵彻过程中的绝热剪切机制,建立起管—杆伸出式侵彻体垂直侵彻半无限均质靶板简化理论模型。在1300-1800m/s速度范围内,通过理论模型计算,得出不同侵彻阶段侵彻体的剩余速度、剩余长度及侵彻深度的变化情况。同时,开展了相应数值模拟及试验研究,理论计算结果与另外两者吻合较好。并从仿真与试验结果分析中,阐述了该侵彻体侵彻过程中特有的物理现象与其弹坑形成机制,以及侵彻过程中产生侵彻增益的相关因素。（2）进行了管—杆伸出式侵彻... 

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外相关问题研究现状及发展趋势
        1.2.1 国内外相关侵彻机理的研究状况
        1.2.2 国内外异形侵彻体的研究状况
    1.3 本文研究的目的、手段和主要内容
2 伸出式侵彻体垂直侵彻机理及特性研究
    2.1 引言
    2.2 伸出式侵彻体垂直侵彻半无限靶板简化模型
        2.2.1 靶板材料抗力R_t的介绍与新定义
        2.2.2 侵彻过程概述
        2.2.3 头部侵彻阶段模型
        2.2.4 管体侵彻阶段模型
        2.2.5 管体与杆体重合部侵彻阶段模型
    2.3 伸出式侵彻体垂直侵彻半无限靶板试验研究
        2.3.1 试验概况
        2.3.2 试验结果与分析
    2.4 伸出式侵彻体垂直侵彻半无限靶数值模拟研究
        2.4.1 有限元模型的建立及相关介绍
        2.4.2 数值模拟结果及分析
        2.4.3 试验与仿真的侵彻深度结果对比及分析
    2.5 理论模型计算与数值模拟及试验结果的对比分析
        2.5.1 伸出式侵彻体终止侵彻的三种不同情况
        2.5.2 理论模型计算结果与仿真及试验结果的分析比较
    2.6 本章小结
3 伸出式侵彻体斜侵彻机理及特性研究
    3.1 引言
    3.2 伸出式侵彻体斜侵彻有限厚靶板分析模型
        3.2.1 侵彻过程概述及基本假设
        3.2.2 头部侵彻阶段模型
        3.2.3 管体侵彻阶段模型
        3.2.4 杆体侵彻阶段模型
    3.3 伸出式侵彻体斜侵彻有限厚靶板试验研究
        3.3.1 试验概况
        3.3.2 试验结果与分析
    3.4 伸出式侵彻体斜侵彻有限厚靶板数值模拟研究
        3.4.1 有限元模型建立
        3.4.2 着角45°下数值模拟结果及分析
        3.4.3 分析模型计算结果与数值模拟及试验结果对比分析
        3.4.4 冲塞穿透的讨论
    3.5 伸出式侵彻体斜侵彻半无限厚靶板分析模型
        3.5.1 头部侵彻阶段模型
        3.5.2 管体侵彻阶段模型
        3.5.3 杆体侵彻阶段模型
    3.6 伸出式侵彻体斜侵彻半无限厚靶板数值模拟
        3.6.1 数值模拟结果
        3.6.2 理论模型计算结果与数值模拟结果对比分析
    3.7 攻角对伸出式侵彻体斜侵彻的影响研究
        3.7.1 斜侵彻下攻角对坑口尺寸影响的试验研究
        3.7.2 攻角对伸出式侵彻体斜侵彻影响的数值模拟研究
    3.8 本章小结
4 基于头部结构侵彻不同类型靶板相关问题研究
    4.1 引言
    4.2 刚性头部结构侵彻的半经验公式介绍及计算分析
    4.3 侵蚀头部结构对斜侵彻有限厚靶板的影响研究
        4.3.1 头部方案概况
        4.3.2 仿真结果及分析
    4.4 侵蚀头部形状对斜侵彻层合靶的影响研究
        4.4.1 头部方案概况
        4.4.2 数值模拟结果及分析
        4.4.3 试验结果及分析
        4.4.4 穿甲块侵彻优势的分析
    4.5 截锥形侵蚀头部结构对薄金属靶板跳飞的研究
        4.5.1 跳飞问题介绍
        4.5.2 数值模拟结果及分析
        4.5.3 修正的Tate模型
        4.5.4 验证试验研究
    4.6 本章小结
5 伸出式侵彻体侵彻增益研究
    5.1 引言
    5.2 伸出式侵彻体的侵彻深度增益机制
        5.2.1 管体与杆体侵彻深度关系的推导
        5.2.2 相对基准杆垂直侵彻深度增益分析模型
    5.3 垂直侵彻半无限靶板增益的数值模拟研究
        5.3.1 垂直侵彻数值模拟结果对比
        5.3.2 垂直侵彻侵深增益与剩余动能增益结果及分析
    5.4 斜侵彻靶板增益数值模拟研究
        5.4.1 斜侵彻半无限靶的侵彻深度增益情况
        5.4.2 着角45°下有限厚靶板剩余能量增益结果及分析
    5.5 本章小结
6 结束语
    6.1 研究工作总结
    6.2 本文的创新点
    6.3 有待进一步研究的问题
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]结构参数对截锥弹低速正侵彻装甲靶的影响[J]. 余庆波,王海福,俞为民.  工程力学. 2012(01)
[2]入射角对跳弹现象影响的数值模拟[J]. 吴荣波,陈智刚,王庆华.  机械. 2011(10)
[3]分段弹侵彻效率的数值模拟研究[J]. 邓云飞,张伟,曹宗胜,陈勇.  高压物理学报. 2011(03)
[4]有限柱形空腔膨胀理论及其应用[J]. 蒋志刚,宋殿义,曾首义.  振动与冲击. 2011(04)
[5]长杆和分段杆侵彻的数值模拟[J]. 郎林,陈小伟,雷劲松.  爆炸与冲击. 2011(02)
[6]Alekseevskii-Tate revisited:An extension to the modified hydrodynamic theory of long rod penetration[J]. LAN Bin ＆ WEN HeMing CAS Key Laboratory for Mechanical Behavior and Design of Materials,University of Science and Technology of China,Hefei 230027,China.  Science China（Technological Sciences）. 2010(05)
[7]异型弹芯斜侵彻靶板的数值分析[J]. 荣光,薛晓中,孙传杰,杨云斌.  弹道学报. 2009(01)
[8]中等厚度金属靶板的三阶段贯穿模型[J]. 蒋志刚,曾首义,周建平.  兵工学报. 2007(09)
[9]不同头部形状长杆弹侵彻过程的数值模拟[J]. 程兴旺,王富耻,李树奎,王鲁.  兵工学报. 2007(08)
[10]刚性尖头弹侵彻有限厚度金属靶板分析模型[J]. 蒋志刚,曾首义,周建平.  兵工学报. 2007(08)

博士论文
[1]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
[2]长杆弹侵彻半无限靶的数值模拟和理论研究[D]. 兰彬.中国科学技术大学 2008
[3]伸缩式双弹芯动能穿甲弹伸出结构研究[D]. 方清.南京理工大学 2005

硕士论文
[1]复合杆体斜侵彻机理研究[D]. 李勇.南京理工大学 2010
[2]伸出式侵彻体穿甲机理数值模拟与试验研究[D]. 王贤治.南京理工大学 2009
[3]某异形穿甲弹强度与模态分析及结构优化[D]. 刘世国.南京理工大学 2009
[4]复合杆体结构动力分析[D]. 宋晓欢.南京理工大学 2008
[5]复合杆体碰撞机理研究[D]. 杨雄源.南京理工大学 2007
[6]大攻角长杆体垂直侵彻半无限靶的研究[D]. 张巨香.南京理工大学 2002



本文编号：3694159