基于统一强度理论的钢纤维中厚板侵彻研究

论文摘要

为了提高武器摧毁地下和地面的战略防护工程的效能,国外大力研制钻地导弹和钻地炸弹。由于钢纤维混凝土材料具有优良的抗侵彻性能而在国防建设中得到广泛应用,是一种应用前景良好的一种新型抗钻地材料,因而研究钢纤维混凝土的侵彻计算具有重要的理论意义和应用价值。本文针对钢纤维半无限靶板的侵彻以及对于中厚靶板的贯穿分别进行了研究和探讨。利用空腔膨胀理论对半无限靶板进行了侵彻分析,采用统一强度理论作为钢纤维混凝土材料的强度准则,考虑了中间主应力和拉压比,推导了空腔膨胀应力与空腔膨胀速度的关系,得到了半无限钢纤维混凝土靶板的侵彻计算公式。将理论分析结果与试验结果进行了比较,二者吻合较好。对于中厚靶板的侵彻问题,把侵彻过程分为两个阶段即侵彻阶段和冲切阶段。在侵彻阶段把钢纤维混凝土板视为半无限靶板,在第二阶段即冲切阶段考虑了配筋率的影响,运用统一强度理论推导出钢纤维混凝土板冲切极限承载力,并与试验结果进行了比较,说明理论结果是合理的。基于两阶段模型计算的贯穿厚度和经验公式进行了比较,符合较好,说明所建立的模型是合理的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 混凝土类材料的侵彻研究
• 1.2.1 混凝土的抗侵彻研究现状
• 1.2.2 钢纤维混凝土的抗侵彻性能
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 基本理论
• 2.1 统一强度理论
• 2.2 空腔膨胀理论
• 2.3 钢纤维的增强机理
• 2.3.1 混凝土的破坏过程分析
• 2.3.2 钢纤维的阻裂原理
• 2.3.3 钢纤维混凝土材料性能的影响因素
• 2.4 本章小结
• 第三章 弹体对钢纤维混凝土半无限靶板的侵彻分析
• 3.1 空间轴对称情况下的统一强度理论
• 3.2 弹体冲击作用下靶板的基本方程
• 3.2.1 材料的守恒方程
• 3.2.2 材料的压力-体积应变关系
• 3.2.3 材料的破坏准则
• 3.2.4 交界面条件
• 3.3 高强钢纤维混凝土的弹性—塑性响应分析
• 3.4 计算实例
• 3.4.1 曲线拟合
• 3.4.2 弹体侵入半无限靶中的阻力分析
• 3.4.3 弹杆与基体的摩擦阻力计算
• 3.4.4 弹体侵彻深度分析与验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 低速弹体撞击钢纤维混凝土中厚靶体的局部响应
• 4.1 弹体冲击有限厚混凝土靶局部作用的经验公式
• 4.2 中厚钢纤维混凝土靶的两阶段侵彻模型
• 4.2.1 第一阶段（侵彻阶段）
• 4.2.2 第二阶段（冲切阶段）
• 4.2.3 第一阶段向第二阶段的过渡
• 4.3 钢纤维混凝土板的冲切极限统一解
• 4.3.1 混凝土强度准则
• 4.3.2 截面抗冲切承载力公式推导
• 4.3.3 极限承载力公式
• 4.3.4 特征解
• 4.4 冲切强度验证
• 4.5 最终贯穿深度
• 4.6 本章小结
• 总结与展望
• 1、总结
• 2、工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢