加筋靶板抗穿透特性的实验研究

针对几种结构形式不同的加筋靶板受球头及截卵两种弹头形式的高速动能弹丸穿透时的冲击特性,开展一系列的实验研究。根据实验结果,讨论靶板变形破损模式、弹丸速度及姿态的变化规律等。在此基础上,总结针对钝头弹丸,预测加筋靶板极限穿透速度的经验公式,以指导结构抗穿透防护设计。

刚性弹体侵彻加筋靶板的力学模型

采用动量守恒定理研究了截卵型刚性弹体对加筋靶板的侵彻贯穿问题.提出了刚性弹体侵彻贯穿加筋靶板的力学模型,并用来预测弹体贯穿加筋靶板后的剩余速度.在此基础上,利用该模型分析了加筋靶板加强筋的宽度和高度以及弹体的初始速度对弹体剩余速度的影响.模型预测结果与实验及数值结果相比较,三者具有较好的一致性,表明该模型是合理的.

均质靶板和加筋靶板抗弹性能的数值模拟研究

以舰船结构为目标,运用ANSYS/LS-DYNA,用截卵形弹丸对均质靶板和加筋靶板侵彻进行数值模拟研究,分析靶板的破坏情况、弹丸的剩余速度、弹丸的变形情况以及弹道的偏转,结果表明数值模拟是可行的,并建立卵形弹丸模型采用上述的J-C模型对与上述同样的均质靶板和加筋靶板进行穿甲进行数值模拟,研究靶板的破坏情况、弹丸的剩余速度、弹丸变形以及弹道偏转情况,并运用理论计算公式计算弹丸的剩余速度与之相比较,证明卵形弹丸的数值模拟是正确的。

不同侵彻速度下的加筋靶与均质靶的等效

在穿甲力学的理论中,对于舰船结构在冲击载荷作用下的侵彻问题基本上是针对均质靶板的,而对于带有加强筋结构靶的研究甚少。本文采用数值仿真软件LS-DYNA3D对加筋靶和均质靶在不同速度下的侵彻过程进行了模拟。通过数值拟和,建立了舰舷结构与均质靶板的等效关系,得出加筋靶与均质靶的等效厚度与侵彻速度具有相关性,即对于不同的侵彻速度,加筋靶具有不同的等效厚度。当速度接近500m/s时,所等效的厚度与从极限穿透速度角度考虑所等效的厚度基本相同。

半穿甲弹丸对加筋靶板侵彻的终点弹道的实验和理论研究

以舰船典型筋板结构为目标,设计了带加强筋的结构靶,并用模拟实验弹体,对单层带加强筋的结构靶进行了斜侵彻实验,通过天幕靶和高速运动分析系统的测量,得到了两种倾斜着靶条件下不同着靶位置的靶前、靶后弹道参数;通过对靶板破坏结果的分析,得到实验弹靶条件下加强筋结构靶的破坏模式。在现有弹丸侵彻均质靶板理论的基础上和一定假设条件下,得到弹丸对加筋结构靶侵彻的终点弹道理论计算模型,弹丸过靶后剩余速度的理论计算结果与实验结果基本一致。

尖卵形弹丸侵彻加筋薄靶剩余速度的理论分析

基于尖卵形弹丸侵彻十字形加筋薄靶的花瓣型破坏模式,研究弹丸动能损失主要用于花瓣弯曲应变能、裂纹扩展应变能和加强筋弯曲应变能。利用能量守恒原理得到了弹丸穿甲后的剩余速度计算公式,并对不同初始速度的弹丸侵彻不同厚度薄板的过程进行了数值模拟,模拟结果与理论计算结果基本一致。结果表明,所得到的剩余速度计算公式具有一定的有效性。

截锥形弹穿甲单加筋板的破坏特性

为准确掌握截锥形弹体垂直穿透单加筋板后的打击深度,需要清楚知道弹体穿甲加筋板后的剩余速度。截锥形弹正穿甲板架,形成与截锥面相同的凿块,面板产生花瓣形破坏,腹板受到锥面的挤压发生塑性变形,翼板发生翻转,在此破坏模型基础上,确定板架的能量消耗方式。穿甲过程中,板架耗能主要通过凿块的剪切变形、凿块的动能、板架的挤压塑性变形、花瓣动力功、裂缝的径向扩展和花瓣弯曲6种方式完成。从能量角度出发,对每种耗能方式进行能量公式推导,确定在穿甲过程中靶板消耗的能量,根据能量守恒原理推导弹体的剩余速度和弹道极限速度。将弹体剩余速度理论结果与数值模拟结果进行对比,吻合较好,验证了理论公式的可靠性。

半穿甲战斗部侵彻运动加筋板数值模拟

为了研究加筋靶板的运动对半穿甲战斗部侵彻性能的影响,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对截卵形半穿甲战斗部侵彻运动加筋靶板全过程进行了数值模拟,分析了在不同弹着点处加筋靶板的运动对弹体偏转、弹体剩余动能以及弹体过载的影响。研究结果表明:弹体侵彻运动加筋靶板时发生明显偏转,侵彻性能降低,加速度变化曲线出现新的峰值且该峰值随着靶板速度增大而增大。同时,不同弹着点处弹体偏转角的变化过程,加速度变化规律与峰值大小以及靶板抗弹性能都有显著区别。

旋转战斗部侵彻多层间隔靶的终点弹道的数值模拟

针对旋转侵彻战斗部侵彻弹道性能问题,利用非线性显式动力学有限元软件LS-DYNA对旋转战斗部侵彻多层带加强筋结构靶的过程进行了模拟仿真,分析了旋转速度、着靶速度等因素对旋转战斗部侵彻过程的过靶剩余速度和弹道偏移角等侵彻弹道性能的影响.研究结果表明:与无旋战斗部相比,侵彻多层硬目标时,旋转战斗部在一定的转速范围内具有较好的侵彻弹道稳定性;旋转速度的大小和旋转方向影响侵彻弹道性能,在一定的范围内弹道稳定性与转速呈正相关;仿真结果表明着靶速度和转速之间存在某种合理的匹配关系,需进一步探寻两者之间的关系进而达到最佳侵彻效果.