基于细观混凝土模型的刚性弹体正侵彻弹道偏转分析

为研究混凝土细观因素对刚性弹正侵彻弹道偏转的影响,基于骨料随机投放的思路建立混凝土三维细观几何模型,分析刚性弹正侵彻过程中发生弹道偏转的原因及可能影响因素,定量讨论混凝土细观因素对弹道偏转的影响。结果表明:混凝土细观数值模型可以较好地反映弹体正侵彻过程中弹道偏转等典型物理现象,且细观参数对于弹体弹道偏转有显著影响。刚性弹正侵彻细观混凝土时,存在一个弹体直径/骨料最大粒径比的特征比值。

混凝土厚靶在弹体正侵彻下的响应研究

在内爆理论及考虑弹体体积变形和侵蚀效应的运动方程基础上,考虑质量守恒、动量守恒及能量转换关系,建立了描述混凝土厚靶在高速弹体正侵彻下的响应区理论模型.理论模型的数值解表明,混凝土和弹体的动力学特性对正侵彻作用下混凝土的响应有显著影响.在侵彻速度较高时,有些响应区消失,而破碎区和破裂区随侵彻速度增加而迅速增大.

弹体正侵彻混凝土厚靶的运动规律理论研究

为研究弹体正侵彻混凝土厚靶的运动规律,分别用修正的Mohr-Coulomb破坏准则和Gruneisen状态方程描述高速侵彻下混凝土材料的屈服行为和弹体材料的体积变形,并考虑弹体材料的侵蚀效应,建立了弹体正侵彻半无限混凝土靶的运动方程和混凝土响应描述方程.理论模型的数值解表明,当着靶速度较高时,混凝土的破坏特性和弹体的可压缩性对侵彻效果有较显著的影响.所发展的理论模型能够较好地预测高速弹丸的侵彻特性.

带隔板线型聚能装药侵彻能力的正交优化

为了获得带隔板线型聚能装药最佳的结构参数,采用正交优化设计的方法,研究了药型罩楔形角2α、壁厚δ、装药高度H、隔板宽度a、隔板楔形角2β5个因素对线型聚能射流的影响,选取L25(55)正交优化表,利用LS-DYNA软件进行仿真计算,得到了5个因素对射流最大速度和射流长度影响的主次顺序,描述了各因素对射流两个指标的影响规律,获得了最佳的结构组合a3-2β2-H5-2α4-δ4。实验证明,该装药结构对钢靶的侵彻深度大于1倍药型罩口宽,提高了线型聚能装药的切割能力。

刚性弹正侵彻随机骨料混凝土靶的弹道偏转规律分析

针对弹体可能受到非对称力作用从而发生弹道偏转的问题,对刚性弹正侵彻随机骨料混凝土靶的弹道偏转规律进行分析。采用混泥土细观模型,运用LS-DYNA显式动力计算软件,对刚性弹正侵彻随机骨料混凝土靶进行数值模拟。以弹体偏转角度为指标,重点考虑混凝土靶的骨料/砂浆强度、弹体侵彻速度等因素,讨论其对弹体正侵彻条件下弹道偏转的影响规律。结果表明:根据混凝土的材料特性,可认为砂浆和骨料共同对正侵彻弹体提供轴向阻力,而随机非均匀的骨料作用力与砂浆阻力之差则提供导致其偏转的侧向力;弹道偏转角度随混凝土砂浆强度减小而增大,相反地,随骨料强度增加而增大;当名义抗压强度较小时,弹体偏转对砂浆强度变化的敏感度显著大于骨料强度变化的影响;在刚性弹假设下,弹道随着弹体侵彻速度增加而更加稳定,即偏转角随着靶速度增加而减小;但若弹体非刚性假设,越高速度侵彻,越容易变形破坏,则越容易偏转且容易出现"J"弹道。

弹体非正撞击/侵彻载荷响应的一种半经验分析方法

针对非正撞击/侵彻情况下的弹体结构动响应预示问题,将球形腔膨胀理论与经验方法结合,提出了一种弹体非正撞击/侵彻动载荷计算的半经验方法。基于本文半经验方法,沿终点弹道计算侵彻弹体的动载荷时间历程,进一步运用模态叠加法求解弹体结构动响应,对多个弹体算例的侵彻过载和应力进行预示并与数值仿真结果对比表明本文方法具有较强适应性,弹体结构最大应力预示结果的相对误差能达到30%左右。

三维正交机织复合材料弹道侵彻数值模拟

利用LS-Dyna有限元软件开展球形弹弹道侵彻Kevlar/乙烯基树脂三维正交机织复合材料的模拟研究,靶板采用含损伤的正交各向异性本构模型和Hashin失效准则,子弹剩余速度的计算值和实验值符合较好,破坏形貌和实验基本一致,并给出侵彻速度时程曲线;结合x方向纤维和面内基体的损伤演化图,分析弹道侵彻过程和材料的破坏模式.

三维正交机织复合材料的弹道性能和破坏模式

利用球形弹和柱形弹对Kevlar/乙烯基树脂和E-玻璃纤维/乙烯基树脂三维正交机织复合材料进行弹道实验。结果表明,材料对球形弹的抗侵彻能力比对柱形弹的强;Kevlar/乙烯基树脂比E-玻璃纤维/乙烯基树脂具有更好的抗弹侵彻性能;迎弹面以压缩剪切破坏为主,而背面则以纤维拉伸破坏模式为主;z向纤维的存在,提高了三维正交机织复合材料的面内强度,使之不易发生分层、鼓包等破坏现象,其结果使得面内吸能为其主要吸能机制。

基于正交实验的弹丸高速侵彻金属装甲数值分析

设计了四因素四水平的正交实验,四因素分别为:弹头形状、靶板厚度、入射速度、入射角度。分析了弹丸侵彻Weldox 460E装甲钢板过程中各因素对抗弹性能的影响,提出了以弹体剩余速度ΔV和弹体剩余动能ΔE为靶板抗侵彻性能评价指标,并获得各因素对试验指标的影响程度。实验结果表明:以弹体剩余速度为评价指标,影响侵彻过程的最大因素为弹头形状,以弹体剩余动能为评价指标,影响侵彻过程的最大影响因素为入射角度。

撞击姿态对构型弹体非正侵彻多层间隔钢靶弹道特性的影响规律

为深入认识构型弹体非正侵彻多层间隔靶板的弹道偏转规律,结合数值模拟和理论分析,研究了构型弹体在不同撞击姿态下侵彻多层间隔钢靶的弹道特性,其中引入弹体侧向接触力和侧向偏转力矩等参量,着重分析撞击着角和攻角对弹道特性的影响规律。结果表明:构型弹体非正侵彻过程中,在纵向发生阶梯式速度衰减,但变化较小;同时,由于穿靶过程中受到侧向接触力及其偏转力矩的作用,在侧向产生显著弹道偏转。撞击着角决定弹体所受外载荷的非对称程度,着角越大,弹体偏转越严重;撞击攻角则主要影响弹肩穿靶时的径向速度和弹尾穿靶时的触靶位置,二者共同影响弹道轨迹,因而存在使弹体偏转程度发生转折的临界攻角。相比于侵彻单层靶,构型弹体非正侵彻多层间隔靶板的显著特点为弹道偏转存在累积效应,且侵彻前一靶板的弹道偏转情况显著影响到侵彻后一靶板时的弹靶作用特征,进而导致弹道偏转与弹靶接触力互相耦合。相关研究对预测构型弹体侵彻多层间隔靶板性能、优化弹体构型和撞击姿态等具有较好的指导价值。

混凝土材料的正交异性侵彻深度模型

在当前弹体侵彻混凝土介质的空腔膨胀模型的基础上,引入了Darwin-Pechnold本构模型,将混凝土的等效单轴应力-应变关系取为Saenz的单轴受压压力-应变关系,采用Kupfe破坏准则来描述混凝土材料弹塑性区的力学行为,发展了正交异性空腔膨胀模型。通过试验验证该模型,其预测侵彻深度的结果与试验结果有较好的一致性。该模型能够有效地反映侵彻过程中混凝土材料的力学现象,使得空腔膨胀模型在侵彻问题中的应用更为明确与简化。

基于正交试验法研究线型聚能装药结构对双层靶板的作用

为能侵彻双层间隔靶,研究一种线型聚能装药结构,优化装药结构各个参数。基于正交试验方法提出对各射流指标进行装药结构参数的组合设计方案,通过仿真模拟并提取射流数据,研究不同参数间的交互作用,获得高置信水平的优化装药结构设计方法。进一步通过单项试验验证了仿真结果和正交分析的有效性,获得了侵彻双层靶板的线型聚能装药结构的最优组合。

基于正交设计法的爆炸反应装甲优化设计

为提高爆炸反应装甲对长杆动能弹的防护能力,应用LS-DYNA仿真软件,结合正交优化设计方法,对爆炸反应装甲的结构进行正交优化设计研究。结果显示:着弹角θ是影响穿深P的主要因素,其次是面板hf,影响最小的是反应装甲与主装甲距离H;权衡空间因素,最佳设计参数θ=60°、hf=4 mm、hb=2 mm、H=10 mm。在此参数组合下,剩余穿深P下降80%左右,侵彻行程W下降79%左右,质量增益系数FWG高达2.54,数值计算的结果和实际结果基本一致,为爆炸反应装甲的设计研究者提供一定的参考和研究方法。

在椭圆横截面弹体正侵彻下有限厚铝靶的破坏模式及响应特性

基于30 mm口径弹道炮平台,开展了3种不同椭圆横截面弹体在200~600 m/s撞击速度范围内正侵彻2A12铝靶的实验,获得了2A12铝靶的破坏形貌及弹体的剩余速度。在此基础上,建立了相应的数值模型,结合实验结果验证了所建模型的有效性,并系统分析了弹体横截面长短轴长度比对靶体的破坏情况及响应特性的影响。研究结果表明:弹体最大横截面面积是影响弹体剩余速度的主要因素,而弹体横截面长短轴长度比对弹体剩余速度的影响较弱;在圆形横截面弹体侵彻下靶体背部形成的花瓣大小和形状一致,空间分布均匀,而在椭圆横截面弹体侵彻下,随着弹体横截面长短轴长度比的增大,靶体背部形成的花瓣数量增加、尺寸变小,且在短轴方向的花瓣数量和靶体表面隆起高度均大于长轴方向的;靶体在圆形横截面弹体侵彻下的径向位移、径向应力和切向应力与其在椭圆横截面弹体侵彻下的显著不同,前者沿周向方向各点的变化规律基本一致,靶体处于简单的压缩状态,切向应力为零,而后者各点的应力状态与弹体横截面长短轴长度比和周向角密切相关,靶体受到压缩和剪切应力的耦合作用。

基于正交分析和神经网络的截顶结构超聚能装药优化设计

为获得最优的超聚能装药结构,通过正交分析和反向传播(back propagation,BP)神经网络对截顶结构超聚能装药各影响参数对形成射流的参数进行优化分析,明确影响截顶结构超聚能装药侵彻威力的主要影响因素。结果表明:当超聚能装药结构锥顶角为36°,附加装置半径为14 mm,附加装置宽度为5 mm,药型罩厚度为1 mm,射流侵彻钢板数值模拟效果最好,射流侵彻钢板的深度达到206.4 mm。

基于正交试验与灰关联的弹体着靶参数敏感性分析

为分析着靶参数对截锥形半穿甲战斗部侵彻性能的影响程度,通过正交试验制定了试验方案并进行了数值仿真,同时对正交试验结果数据进行了灰关联分析,得到了弹体侵彻过程中着靶参数与弹体最大过载、速度变化量以及弹体偏转角之间的关联程度。分析结果表明:着靶参数对弹体最大过载的影响程度排序为:靶板厚度>入射速度>入射角度>攻角;对弹体速度变化量的影响程度排序为:靶板厚度>入射角度>入射速度>攻角;对弹体偏转角的影响程度排序依次为:弹体攻角>入射速度>入射角度>靶板厚度。分析结论可为着靶姿态的控制及舰船防护提供一定的参考。

正彻的幽玄论

正彻认为幽玄作为一种歌体,不同于"余请体",也不是表现崇高美的"物强体",而是类似于"物哀体"。其"幽玄"论的美学属性,以"物哀"为根基,但它所展现的不是歌人对人生无常的即景式感慨,而大多融入了"本歌取"式的创作技巧,显示出女性的、梦幻的特点。未脱离人世的妖艳梦幻般现实,不仅构成正彻幽玄论的充分条件,而且是必要条件。

影响环形聚能装药侵彻能力的单因素分析及正交优化设计

针对环形聚能装药不同于传统聚能装药的成型和侵彻规律,首先,开展了药型罩锥角、药型罩厚度、装药高度及炸高4个因素对环形聚能装药侵彻能力的影响规律的单因素分析;然后,对环形聚能装药的结构进行了多变量联合正交优化,得到了4个因素的最佳参数组合,并给出了各因素影响环形聚能装药侵彻能力的主次顺序。研究结果表明,在各因素取值范围内,药型罩锥角对侵彻深度的影响最显著,而药型罩厚度、装药高度及炸高的影响相对较小。在此基础上,对药型罩锥角进一步优化,最终优化方案的侵彻深度可达0.94倍药型罩口径,与初始方案相比,提高约43%。

基于正交设计的双层药型罩多参数结构优化

为研究双层药型罩结构优化问题,以正交设计方法分析了双层药型罩多结构参数对其侵彻性能的影响。选取药型罩锥角、壁厚、装药高度、材料以及两层罩厚度比值作为正交设计的因素,以侵彻深度作为评价指标。通过分析各因素对指标的影响,探究各因素的影响规律及确定双层药型罩的最佳结构。结果表明:因素对侵彻深度的影响程度,从大到小排列顺序为:材料m>壁厚n>厚度比ω>锥角α>装药高度h。在实验范围内,双层药型罩外层材料为Al,内层材料为Cu;壁厚为1.6mm;双层壁厚的厚度比为3∶1;锥角为60°;装药高度75mm时,其形成的射流具有最佳的侵彻深度。

刚性弹对混凝土靶的正侵彻

刚性弹对混凝土靶的侵彻和穿甲已有广泛研究。大量的经验公式(如ACE，UKAEA，NFDRC等)可为弹体侵彻及防护设计提供直接和便利的参考。但是，经验公式的缺点，如量纲依赖性、弹头形状因子经验定义以及有限的适用范围等，限制了它们的应用。本文借助动态空腔膨胀理论和量纲分析，对刚性弹侵彻混凝土靶的动力学问题开展理论研究，给出侵彻动力学中的无量纲控制参数。