刚玉块石混凝土抗弹丸侵彻效应试验研究

块石混凝土由于取材方便、工艺简单等特点,作为遮弹材料一直为人们所关注。但块石自身强度有限,对于大威力的现代弹种,遮弹效果受到了一定限制,以致实际工程中块石混凝土遮弹层厚度太大,施工不便,影响了块石混凝土遮弹层的应用。刚玉块石具有强度高、硬度大等独特的力学性能,利用它代替块石混凝土中的普通块石,研制成一种由刚玉块石和混凝土共同浇注组成的抗侵彻复合材料。为了研究这种新型材料的防护性能,对混凝土和刚玉块石混凝土进行了实弹射击对比试验。制作了刚玉块石混凝土靶体6块,混凝土靶体3块,使用坦克炮发射φ125模拟弹。结果表明,刚玉块石混凝土具有优良的抗侵彻性能,它能够使弹体破坏、变形或跳弹。提高侵彻速度,刚玉块石混凝土靶体破坏情况变化不明显,表明刚玉块石混凝土对抵抗更高速度的弹丸侵彻有效。与相同强度等级混凝土相比,刚玉块石混凝土靶体侵彻深度减小很多。整块刚玉块石完全能够阻止弹丸的侵入。研究成果可为刚玉块石混凝土遮弹层的工程应用和深入理论分析提供依据。

着靶速度对刚玉块石混凝土抗侵彻性能的影响

着重对不同着靶速度下,弹体在刚玉块石混凝土中的侵彻情况进行了试验。研究结果表明,弹体的侵彻深度不随靶速度的提高而增加。这与弹体在普通混凝土和岩石中的侵彻现象明显不同,主要是由侵彻弹体发生破坏失去了继续侵彻能力造成的。而且,与普通混凝土或岩石相比,着靶速度越高,刚玉块石混凝土的抗侵彻性能越强。

弹体侵彻刚玉块石混凝土的理论分析模型

根据弹体侵彻刚玉块石混凝土后破坏、变形特征,在Taylor理论的基础上,建立了变形弹体侵彻刚玉块石混凝土靶体的理论分析模型。通过Rang-Kutta法数值解,得到了弹丸侵彻刚玉块石混凝土靶体过程中弹体尾部的位移时程、速度时程和侵彻深度计算公式,计算结果与试验数据吻合良好。

刚玉块石混凝土抗侵彻性能影响因素分析

采用ANSYS/LS-DYNA程序,对某航弹侵彻刚玉块石混凝土进行了数值模拟,系统分析了弹丸落点位置、命中速度、刚玉块石大小、刚玉块石之间填充混凝土的宽度等因素对刚玉块石混凝土抗侵彻性能的影响。结果表明,刚玉块石之间的混凝土填充处是刚玉块石混凝土抗弹丸侵彻的最不利位置;在一定范围内,弹丸命中速度越高,刚玉块石越大,排列越紧密,刚玉块石混凝土抗侵彻性能越强;一倍弹径大小的刚玉块石是抗某航弹的理想尺寸,块石之间混凝土填充宽度以不超过0.10倍弹径为宜。

刚玉块石混凝土抗低阻式爆破弹侵彻性能试验研究

刚玉块石混凝土是一种新型防护遮弹材料，为研究其遮弹性能，本文对混凝土和刚玉块石混凝土同时进行了抗低阻式爆破弹侵彻试验，并进行了对比分析，研究结果表明，刚玉块石混凝土能有效使弹体破坏，阻止其侵彻。抗侵彻性能远优于普通混凝土。

命中角对刚玉块石混凝土抗侵彻性能影响的试验研究

刚玉块石混凝土是一种新型防护遮弹材料，其抗侵彻性能受诸多因素影响，本文着重对命中角这一影响因素进行了试验研究，结果表明，弹体在侵彻刚玉块石混凝土时，侵彻深度并没有随命中角的增大而减小，而与弹体沿靶体法向的速度及弹着点有关，这与弹体在普通混凝土中的侵彻现象具有明显的不同，其主要原因是侵彻弹体的破坏造成的。本文的研究结果可以为刚玉块石混凝土的工程设计提供参考。

刚玉石混凝土抗弹丸侵彻性能对比研究

进行了Φ37mm弹对混凝土靶体和刚玉微粉混凝土靶体、刚玉碎石混凝土靶体、刚玉块石混凝土靶体的侵彻试验,得到了不同的侵彻破坏效果,结合试验数据利用计算公式得到不同刚玉石混凝土的抗侵彻系数。结果表明刚玉块石混凝土靶体抗侵彻性能最优越,刚玉碎石混凝土抗侵彻性能次之,刚玉微粉混凝土靶体比混凝土靶体抗侵彻性能提高不明显。

不同材料混凝土抗弹丸侵彻性能对比研究

进行了Φ37弹着靶速度为510m/s时对普通混凝土、钢纤维混凝土和刚玉块石混凝土三种靶体的侵彻试验,分析了弹丸和三种混凝土靶体的破坏特征,得到了弹坑直径和侵彻深度等参数。结合试验数据计算了不同材料混凝土的抗侵彻系数,并对三种材料混凝土的抗侵彻机理和性能进行了对比分析。研究表明,刚玉块石混凝土的抗侵彻性能最优,弹丸平均侵彻深度比普通混凝土减小46.9%,钢纤维混凝土的抗侵彻性能介于上述两者之间。

弹体冲击效应试验的数值模拟分析

为了对刚玉块石混凝土抗弹体冲击性能进行机理性研究,采用ANSYS/LS-DYNA软件,对弹体冲击混凝土和刚玉块石混凝土试验进行了数值模拟,形象展现了弹体冲击作用下,混凝土和刚玉块石混凝土靶体破碎、飞溅成坑和背面震塌等现象,真实再现了弹体在混凝土和刚玉块石混凝土中冲击、破坏的物理过程,计算结果与试验宏观破坏现象和高速录像数据吻合良好,说明材料模型和参数正确,模拟方法可行。