陶瓷复合板抗侵彻和二次碎片高速碰撞研究

论文摘要

本文的研究内容主要分为两部分,首先针对弹体侵彻陶瓷/金属复合板的问题,利用LS-DYNA对动能弹丸侵彻陶瓷/金属复合靶板进行了分析计算,利用现有的实验数据验证其可行性。其次,采用节点分离、定义节点约束失效的方法对靶板材料二次碎片的形成过程及其对后板的侵彻过程进行了模拟,与SPH方法的计算结果吻合较好。具体的研究内容如下:1)综述了侵彻问题的研究方法和研究进展,对侵彻数值模拟中的相关算法进行了详细的阐述,为后续计算奠定了基础。2)开展了弹体垂直侵彻陶瓷/金属复合靶板的数值模拟研究,计算结果与已有实验结果吻合较好说明方案的有效性;研究了陶瓷层厚度和弹体头部形状对侵彻的影响;将靶板吸收的能量从能量形式上分为动能和内能两部分,根据不同组分的吸能形式分析了复合靶板的抗侵彻机理。3)进行了有攻角动能弹侵彻陶瓷/金属复合靶板的数值模拟,研究了弹体攻角大小以及初始速度对侵彻的影响。4)运用节点分离,定义节点失效约束的方法模拟了二次碎片的形成过程及其对后板的影响,计算结果与SPH的计算结果吻合较好说明了该方法的合理性。本文的计算结果表明,利用数值模拟方法研究弹体侵彻陶瓷/金属复合靶板问题能够达到较好的精度,是一种切实可行的手段;同时节点分离方法可以较好地模拟靶板碎片的形成。本文的相关结论可为进一步的深入研究和工程设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 侵彻问题的研究进展
• 1.3 陶瓷靶板和复合靶板抗侵彻问题研究进展
• 1.4 本文主要内容
• 2 有限元数值方法介绍
• 2.1 ANSYS/LS-DYNA 简介
• 2.2 LS-DYNA 侵彻问题相关数值算法
• 2.3 本章小结
• 3 陶瓷/金属复合板抗侵彻的数值模拟结果分析
• 3.1 引言
• 3.2 计算模型
• 3.3 计算结果的验证
• 3.4 数值模拟结果分析
• 3.5 陶瓷靶板的厚度对侵彻的影响
• 3.6 弹体头部形状对侵彻的影响
• 3.7 陶瓷复合装甲吸收能量机制分析
• 3.8 本章小结
• 4 有攻角动能弹对陶瓷/金属复合板侵彻的数值模拟
• 4.1 计算模型
• 4.2 数值模拟结果分析
• 4.3 攻角大小对弹体侵彻陶瓷复合靶板的影响
• 4.4 初始速度对有攻角弹体侵彻的影响
• 4.5 本章小结
• 5 二次碎片高速碰撞钢板的数值模拟
• 5.1 计算模型
• 5.2 与SPH 计算结果对比
• 5.3 计算结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文