高速杆弹侵彻混凝土效应研究

论文摘要

本文重点研究了高速杆弹侵彻混凝土靶效应。利用理论分析、实验验证和数值模拟的研究方法对高速杆弹侵彻混凝土过程进行了研究。主要分析了弹丸材料特性、弹丸头部形状、弹丸着靶速以及混凝土材料特性等对高速杆弹侵彻混凝土效应的影响,论文主要完成了以下几个方面的工作：（1）介绍了国内外对侵彻问题的研究现状及趋势,重点分析了杆弹侵彻混凝土的研究现状,并指出了研究的必要性；（2）理论分析,假设杆弹为刚体,分析了混凝土靶对杆弹作用的侵彻阻力,在前人研究的基础上,将杆弹侵彻半无限混凝土靶分为开坑和稳定侵彻两个阶段,通过对杆弹侵彻混凝土靶的机理进行研究分析,建立侵彻阻力模型和弹丸运动方程,得到了最大侵彻深度计算公式；（3）实验研究,结合理论分析的结果,采用卡瓣脱离式次口径发射技术,进行了实验研究,对理论分析的结果进行了验证；（4）数值模拟研究,运用LS-DYNA软件,对杆弹弹体和混凝土靶体分别采用弹塑性流体动力学材料模型和损伤混凝土材料模型进行数值模拟,得出了不同时刻侵彻应力图以及侵彻速度、侵彻减加速度、侵彻深度随时间变化的曲线图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本课题的研究意义
• 1.3 侵彻问题研究方法综述
• 1.3.1 理论分析方法
• 1.3.2 经验公式方法
• 1.3.3 数值模拟方法
• 1.4 本论文主要工作
• 1.4.1 高速杆弹侵彻混凝土理论分析
• 1.4.2 高速杆弹侵彻混凝土实验研究
• 1.4.3 高速杆弹侵彻混凝土数值模拟
• 2 高速杆弹侵彻混凝土靶理论分析
• 2.1 高速杆弹侵彻混凝土靶过程
• 2.1.1 靶体材料分析
• 2.1.2 混凝土力学分析
• 2.1.3 高速杆弹侵彻混凝土过程描述
• 2.2 高速杆弹正侵彻理论分析
• 2.2.1 球形空腔膨胀理论
• 2.2.2 高速杆弹弹体受力分析
• 2.2.3 高速杆弹侵彻混凝土靶运动方程
• 2.3 高速杆弹斜侵彻理论分析
• 2.3.1 高速杆弹质心运动方程的建立
• 2.3.2 高速杆弹质心运动轨迹的确定
• 2.3.3 高速杆弹偏转力矩的计算
• 2.4 计算结果与分析
• 2.4.1 弹丸初始速度对侵彻深度的影响
• 2.4.2 混凝土材料特性对侵彻深度的影响
• 2.4.3 弹丸材料对侵彻深度的影响
• 2.4.4 弹丸头部形状对侵彻深度的影响
• 2.4.5 结论
• 2.5 本章小结
• 3 高速杆弹侵彻混凝土靶实验研究
• 3.1 高速杆弹弹体的结构设计
• 3.2 混凝上靶标设计及加工
• 3.3 高速杆弹侵彻混凝土靶实验
• 3.3.1 实验系统布局与组成
• 3.3.2 实验结果与分析
• 3.4 本章小结
• 4 高速杆弹侵彻过程的数值仿真
• 4.1 LS-DYNA软件简介
• 4.2 控制方程
• 4.3 材料模型
• 4.3.1 弹塑性流体动力学材料模型
• 4.3.2 损伤混凝土材料模型
• 4.4 数值模拟计算
• 4.4.1 弹丸模型
• 4.4.2 混凝土靶板模型
• 4.4.3 数值计算结果与分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 本文存在的不足
• 5.3 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录