长径比对侵彻膨胀弹横向效应的影响

采用有限元软件LS-DYNA,对装填尼龙的侵彻膨胀弹以1200m/s着靶速度侵彻4340钢靶板的过程进行了数值模拟,获得了长径比对侵彻膨胀弹横向效应产生的影响规律。结果表明:当长径比较小时,整个弹体基本都发生横向效应,但穿透靶板后的残余速度较小;当长径比较大时,弹体的一部分发生横向效应,穿透靶板后的残余速度很大;综合考虑横向效应的有效发挥和影响因素,侵彻膨胀弹的长径比取4∶1～6∶1比较适宜。

着靶速度对侵彻膨胀弹横向效应的影响

在建立弹靶模型的基础上,采用有限元软件LS-DYNA对装填尼龙的侵彻膨胀弹以不同着靶速度侵彻4340钢靶板的过程进行了数值模拟。结果表明:着靶速度对侵彻膨胀弹横向效应的产生有一定的影响。在PELE能够穿透靶板的前提下,随着着靶速度的进一步增加,横向效应的作用区域呈现出先减小后增大的趋势,而PELE穿透靶板后的速度损失越来越小;综合考虑横向效应的有效发挥和常规发射条件,PELE着靶速度的选取应选取800 m/s^1 300 m/s较为合适。

装填材料密度对侵彻膨胀弹终点效应的影响

在建立弹靶模型的基础上,采用有限元软件LS-DYNA分别对装填铜,2024-T3铝和尼龙的侵彻膨胀弹以1 500 m/s着靶速度侵彻4340钢靶板的过程进行了数值模拟.结果表明:装填材料对侵彻膨胀弹横向效应的产生有较大影响.一定范围内装填材料的密度越小,PELE速度变化缓慢,而且变化持续时间越长,穿透靶板后的残余速度越小,产生横向效应的区域越大.

PELE斜侵彻有限厚靶板数值模拟

针对PELE斜侵彻均质靶板问题,在AUTODYN-3D平台下用数值模拟方法研究了斜侵彻下着角和其它参数对PELE破片杀伤和穿甲双重终点效应的影响.结果表明,在PELE能够贯穿靶板前提下,着角越大,产生的横向效应越明显,且轴向速度呈下降趋势.得到了斜侵彻情况下靶板厚度、靶板材料和弹着速对PELE终点效应的影响规律,以及当着角改变时,靶板厚度、靶板材料和弹着速对PELE终点效应的敏感度变化规律.

长杆射弹侵彻混凝土实验研究

利用轻气炮系统 ,实验研究了速度为 0 .2～ 0 .6km/s ,长径比 10 15 ,直径 10 4 0mm的长杆射弹侵彻混凝土的一些主要现象。将实验结果与两种经验或半经验公式预估结果进行了比较 ,明确了经验公式的适用范围。将实验结果与空腔膨胀模型预估结果比较表明 ,认为混凝土靶是可压缩的是一种较好的近似。

弹体在含钢球的钢纤维混凝土介质中侵彻深度工程计算模型

本文运用空腔膨胀理论通过引入两系数λ1,λ2 分别研究斜入射和钢球对侵彻深度的影响 。

长杆弹对岩石靶的侵彻分析

采用统一强度理论作为岩石材料的屈服准则,建立了长杆弹垂直侵彻岩石靶体的柱形空腔膨胀模型,给出了卵形长杆弹侵彻靶体深度的理论计算公式,求出了弹体以450～1400m/s的速度撞击岩石靶体的侵彻深度,并和试验结果进行了比较。分析了统一强度理论参数b对侵彻深度的影响。

考虑刚性弹弹头形状的混凝土(岩石)靶体侵彻深度半理论分析

基于动力球型空腔膨胀理论和"冲击成坑+钻孔区"两阶段侵彻模型,以截卵形弹头弹体为例,运用曲面积分,引入表征弹头形状和弹靶摩擦效应的量纲一系数、质量比和冲击因子,提出了综合考虑弹头形状变化、成坑区深度、弹靶摩擦阻力的混凝土和岩石靶体的刚性弹垂直侵彻深度的计算公式。该公式在相关参数取特殊值时,可退化为经典的侵彻深度计算公式。通过与8组不同弹头形状弹体冲击混凝土和岩石靶体的侵彻实验数据、已有10个(半)经验公式计算结果对比,验证了本文公式的适用性。并结合实验和参数影响分析,给出了混凝土和岩石靶体的弹靶摩擦系数和与冲击因子相关的不同弹头形状弹体成坑系数的建议值。

不同头部形状弹体侵彻混凝土靶体的终点弹道参数分析

基于动态球形空腔膨胀理论给出的阻力函数理论公式,通过曲面积分方法,引入表征弹头形状的无量纲参数。结合"冲击成坑+钻孔区"二阶段侵彻模型,建立了能够综合考虑弹头形状、开坑区深度的侵彻深度预测模型,并进一步推导了能够适用不同弹头形状的弹体过载时程曲线计算公式。本文公式在阻力函数系数或弹体参数取特殊值时,可退化成数种公认的侵彻深度计算公式。通过与7组不同头形弹体侵彻深度试验数据、4组过载时程试验曲线及已有公式的对比,验证了本文计算公式的正确性。

刚性弹正侵彻钢筋混凝土靶阻力模型

建立刚性弹的侵彻阻力模型,是对钢筋混凝土靶侵彻进行理论建模时首先需要解决的问题。针对现有模型的不足,以文献[3]中钢筋混凝土空腔膨胀理论和文献[4]中开坑深度模型为基础,通过研究弹体与钢筋的相互运动、钢筋的受力和失效,给出了弹体冲击作用下的钢筋动态响应模型;基于单根钢筋对弹体的碰撞作用力,考虑不同典型着靶位置以及弹体同时与两层钢筋相互作用的情况,建立了较为完备的钢筋混凝土靶侵彻阻力模型;结合文献[13-14,18-20]中的实验数据对该模型进行了验证与参数影响分析。结果表明:新模型能够较为合理地计算侵彻过程,反映了弹体与钢筋碰撞作用的细节,可为弹体侵彻及钢筋混凝土防护的工程实践提供理论参考。

大长细比弹体斜侵彻混凝土靶的动力学响应

基于刚塑性自由梁在横向冲击载荷下的动力学响应研究方法,结合空腔膨胀理论给出的弹体载荷分析,给出了弹体作为自由梁在塑性铰出现之前的响应行为,得到了梁内任一截面在横向载荷下剪力和弯矩分布规律以及轴向载荷下的轴力分布规律。计算结果表明,大长细比结构弹体的危险截面在承受较大轴向惯性压力载荷后,对由非正侵彻导致的横向载荷极为敏感。最后基于压弯联合作用载荷分析,给出了动能弹设计的抗弯极限壁厚要求。

球形弹对金属靶板侵彻问题的数值模拟

基于球形空穴膨胀模型(SCE),采用ABAQUS有限元商业软件并结合自主开发的ABAQUS用户子程序对球形弹侵彻金属靶进行了有限元3D数值模拟。根据空穴膨胀理论,靶体对侵彻弹体的影响可以用一个作用在弹体表面的力函数代替,这样在进行数值模拟时就无需划分靶体网格,也避免了复杂的接触问题,从而使模拟大大简化。模拟过程中考虑到弹体的可变形性和入射时的微小偏航角,并且考虑了弹体在运动过程中和靶体的接触分离效应。模拟结果与文献中的实验结果进行了比较,模拟结果与实验结果吻合得很好。

头部非对称刻槽弹体侵彻混凝土目标性能研究

为进一步提高弹体对混凝土类脆性靶体的破坏能力,提出一种可对混凝土施加轴线压缩与切向剪切联合破坏作用的头部非对称刻槽弹体,并在极坐标下表征非圆截面头部弹体结构。利用准静态柱形空腔膨胀模型,建立轴向压缩-切向剪切联合作用下的准静态柱形空腔膨胀理论模型,推导得到考虑剪切效应的靶体响应力函数。在此基础上,发展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土目标局部相互作用模型。基于前述分析,开展了头部非对称刻槽弹体侵彻半无限混凝土目标系列试验研究。研究结果表明:考虑剪切效应的二维空腔膨胀理论及局部相互作用模型的理论计算结果与试验结果吻合较好;与普通尖卵形弹体相比较,头部非对称刻槽弹体具有较好的侵彻能力,能有效提高侵彻深度。

钨杆弹高速侵彻陶瓷靶的理论分析

陶瓷材料由于具有硬度高 ,抗压强度高 ,低密度等优良的力学性能 ,被经常用作抗冲击的防护材料。当弹体高速冲击陶瓷靶时 ,在撞击表面产生一很强的压缩波 ,使陶瓷局部被破坏形成碎块 ,随着弹体的进一步侵彻 ,最终在弹头部附近产生一破碎区。本文即考虑了陶瓷的破碎 ,基于球型空腔膨胀理论求出了A T模型中的靶体强度参数Rt,利用A T模型求出了钨杆弹以 1 5～ 4 5km /s撞靶时的侵彻深度 。

卵形钢弹对铝合金靶板侵彻问题的数值模拟

基于球形空穴膨胀理论(SCE),采用ABAQUS有限元商业软件并结合其子程序的二次开发功能对钢弹侵彻金属靶进行3D有限元数值模拟。根据空穴膨胀理论,靶体对侵彻弹体的影响可以用一个作用在弹体表面的力函数代替,这样在进行数值模拟时就无须划分靶体网格,也避免了复杂的接触问题,从而使模拟大大简化。模拟所用卵形弹为VAR 4340钢弹,靶体为6061-T6511铝合金。模拟过程中考虑到弹体的可变形性和入射时的微小偏航角等实际情况,并且考虑到了弹身在运动过程中和靶体的接触分离效应。所得模拟结果与文献中的实验结果进行了比较,发现模拟结果与实验结果吻合得很好,并得到了一些有意义的推论。

弹体对岩石的侵彻深度

采用统一强度理论作为岩石的破坏准则,基于动态空腔膨胀理论研究了弹体侵彻岩石靶时所受的阻力,以及刚性弹体对岩石的侵彻深度,并分析了破坏准则、弹头形状、摩擦系数等因素对侵彻深度的影响,与试验资料进行了比较。结果表明,当弹体初始速度低于1200m·s-1时,采用双剪强度理论的计算结果与试验资料符合较好,该模型是合理的,可作为相关问题研究的参考。

高速长杆弹侵彻半无限混凝土靶的理论分析

为了从理论上确定混凝土材料的靶板阻力,采用三段式线性状态方程和考虑拉伸破坏与剪切饱和的Mo-hr-Coulomb屈服准则描述混凝土材料,将半无限混凝土靶在高速冲击下的响应分为弹性区、开裂区、孔隙压实区和密实区,建立了混凝土材料的准静态空腔膨胀理论,确定了靶板阻力,运用A-T模型进行了长杆弹高速侵彻半无限混凝土靶的理论分析.算例结果表明,侵彻深度的理论分析结果与实验结果具有较好的一致性.

大长细比结构弹体侵彻2024-O铝靶的弹塑性动力响应

为研究大长细比结构弹体在撞击典型硬目标早期的结构动力学响应,利用57轻气炮进行了直径1.4 cm、量纲一壁厚0.1和0.15、长细比8和12、头部系数3和4.5的卵形空心弹体对2024-O铝靶的侵彻实验研究,利用高速摄影系统记录了弹体撞靶过程,观察到大长细比弹体垂直撞击硬目标过程中的局部墩粗、塑性屈曲2种结构破坏模式,以及斜侵彻过程中的整体塑性弯曲、弯曲与墩粗耦合、弯曲与屈曲耦合3种结构破坏模式和实时动力学响应过程。基于对指数硬化材料的空腔膨胀理论建立了弹体垂直侵彻模型,给出了在轴向及横向载荷交互作用下计算刚塑性自由梁危险截面屈服函数的控制方程,计算值与实验结果吻合较好。

侵彻弹不同头部形状侵彻混凝土效率分析

应用空腔膨胀理论 ,对侵彻弹侵彻混凝土进行了计算 ,理论计算与试验结果基本吻合 ,并用该理论对侵彻弹不同头部形状侵彻混凝土进行了效率分析 ,得出了侵彻弹结构参量变化对侵彻混凝土深的规律。

助推弹体对混凝土目标侵彻过程的计算方法研究

为了对助推钻地弹侵彻混凝土的过程有更加深刻的认识,并为设计助推钻地弹选择合适的助推方案,基于经典的空腔膨胀解析模型,考虑侵彻过程中弹丸加速度对侵彻阻力的影响,参考文献[7]给出的Forrestal阻力修正模型,求得他们研究中忽略的对阻力有影响的加速度项,提出了一种能够适用于助推钻地弹的侵彻混凝土半经验阻力计算公式。结合某助推钻地弹的研究工作,对助推钻地弹侵彻混凝土的过程进行了计算,通过与试验数据进行比较,得出此种新的半经验侵彻阻力公式能够较好地反映助推钻地弹侵彻过程中所受的阻力。通过对各种助推方案的计算,得出了选择助推方案的一般原则,为助推钻地弹的研究提供了指导。