弹体冲击混凝土半无限靶的侵彻阻力与深度计算

针对弹体对混凝土材料侵彻深度问题,通过量纲分析和神经网络理论,建立了弹体侵彻深度h网络输出量与弹体长度l_p、弹的长径比l_p/d、弹体形状系数ψ、弹体与混凝土的比强度σ_(yt)/σ_(yp)、弹体与混凝土的密度比ρ_p/ρ_t等13个网络输入量之间的非线性映射关系。并采用rbf网络模型,通过forrestal等文献的试验样本对网络模型训练,获得了弹体对混凝土材料侵彻深度的网络模型,输出结果满意。

建立了弹丸侵彻混凝土目标靶时弹体温度变化计算模型,并结合某实验弹体结构,对钻地弹侵彻过程弹体温度的变化进行了计算,分析了弹丸头部形状及着靶速度对弹内装药安全性的影响,研究结果可为钻地弹弹体设计及装药安全性的研究提供参考。

应用助推技术是提高钻地弹侵彻能力的重要手段.该文应用弹丸侵彻混凝土靶理论,对弹丸侵彻混凝土时所受阻力进行分析,得到影响弹丸侵彻阻力的因素,并对助推钻地弹的侵彻运动过程进行研究.分析了不同助推条件下弹丸侵彻混凝土靶的效率,得出助推钻地弹侵彻效率与撞击速度、助推条件的关系.不同的弹丸撞击速度应采用不同的助推方式以提高钻地弹的侵彻深度.

应用ls-dyna有限元程序,采用ale方法在不改变侵彻体的材料、体积和质量情况下,对不同长径比的侵彻体侵彻半无限厚靶板进行了数值模拟,得到了侵彻过程中的主要物理图像和变化曲线。模拟结果表明:长径比较大的弹体虽然具有较强的侵彻能力,但随着侵彻体长径比的不断增大,它对侵彻效果的影响逐渐减弱。

为弄清有攻角动能弹垂直侵彻混凝土靶板的特性,利用非线性动力分析软件ls-dyna3d,对混凝土靶板与弹体分别选用hjc与johnson-cook材料模型,就垂直侵彻情况下攻角对侵彻的影响进行了一系列数值模拟。详细描述了有攻角动能弹侵彻靶板的基本现象,指出了攻角不同时弹头的四类侵彻路径,给出了有、无攻角时竖直方向加速度变化规律,分析了攻角对侵彻深度的影响,比较了不同弹速条件下攻角对侵彻的影响程度。

通过改变头部形状,利用旋转火箭发动机末端加速旋转来探索新型的旋转助推钻地弹。建立了旋转助推钻地弹作用混凝土试验平台,进行了试验研究,得到了作用过程中侵彻速度与弹丸转速和火箭发动机推力之间的经验关系式。结果表明,旋转火箭发动机在助推钻地弹上应用原理上可行;在喷喉倾角不变的前提下,侵彻速度随着火箭发动机推力和旋转速度增加而增加,且转速的影响更大。研究结果可为固体火箭发动机在钻地弹上的应用提供借鉴。

设计了一种更为强力的钻地弹-钨镇重钻地弹,以提高钻地弹对硬介质目标的侵彻能力。将特殊设计的钨合金结构作为镇重体填加至钻地弹的壳体内部,以提高钻地弹的整体密度,增大面质量,从而提高了钻地弹的侵彻能力。设计了实验用靶、可分离弹托和尾翼,成功进行钨镇重钻地弹缩比弹侵彻混凝土靶的实验室实验和外场实验,并进行了相同条件下普通钻地弹缩比弹对比侵彻实验。实验结果表明:相对于普通钻地弹,钨镇重钻地弹的侵彻能力有了较大幅度的提高;钨镇重钻地弹的弹体结构强度设计满足侵彻需要,弹体在侵彻过程中能有效生存。采用实验的方法研究了缩比率对钻地弹侵彻深度的影响,对钻地弹侵彻深度相似律进行了修正。根据相似律的研究结果,钻地弹的侵彻深度与缩比率成正比关系,但是,该结论忽略了侵彻过程中靶介质动态强度应变率效应的影响。进行了大量的不同缩比率的实验,并收集了相关的实验数据,分析认为,钻地弹的侵彻深度与缩比率呈1.15次方关系。该结论有助于通过缩比实验结果较为准确的预估原型弹的侵彻能力。

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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4501400m／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。...

采用三维数值计算程序模拟了全尺寸钻地弹对半无限厚高强度混凝土靶板的垂直侵彻过程。根据计算结果,分析了弹-靶的动态响应特性,研究了战斗部着速对侵彻深度的影响,并分析了侵彻过程中战斗部装药的过载变化规律,得出了具有一定应用价值的结论。

系统质量g水平振动力 0 竖直振动力（一般）竖直振动力（特殊）垂直振动参考系数 0#div/0! 螺钉数长度方向螺钉数宽度方向螺钉数 重心高度长度方向螺钉距宽度方向螺钉距 计算结果区 危险角12一颗螺钉拉力（一般） #div/0!#div/0!#div/0!#div/0! 许用拉力许用切力允许值（一般） #div/0! 一颗螺钉拉力（特殊）螺钉剪切力 #div/0!#div/0! 允许值（特殊） #div/0!

425.92 352 ψn＝1.1 ψbr＝1.00 ψw＝1.10 ψt＝1.00 ψae＝1.10 aspt＝1.10 fy＝360 d＝16 fbd＝3.6 3540 直径φ(mm)68或1068或10≥6≥6 间距s(mm) ≤201.01.0 251.11.051.051.01.01.0 321.251.151.151.11.11.05 c20c25c30c40≥c60 a级或b级2.32.73.43.64.0 2.32.73.64.04.5 2.32.74.04.55.0 注： 1.160.00 2.211.20 注： s1≥7d，s2≥3.5d 2.表中s1为植筋间距；s2为植筋边距。 胶粘剂等 级 混凝土强度等级 a级 对悬挑结构、构件尚应乘以

为了研究靶板侧向运动对弹丸正侵彻效应的影响,运用ansys/ls-dyna模拟在不同攻角条件下弹丸对不同运动速度靶板的正侵彻效应。计算结果表明:无攻角条件下,当靶板侧向运动时,弹丸的剩余速度小于侵彻静止靶板时的剩余速度,有攻角时则相反;靶板运动速度对弹丸侵彻姿态影响比较明显,且弹轴与初始位置的最大偏转角随弹靶x方向的速度之差的增加而增加。本研究揭示了侵彻运动靶过程中弹丸侵彻姿态、速度等的变化规律,可为打击运动目标的有关弹药设计提供参考。

采用刚塑性不可压缩的介质模型,用极限分析理论的上限方法,通过建立动力学许可速度场得到介质对弹体侵彻的静阻力分量,通过破碎介质动量守恒条件得到弹体侵彻的动阻力分量,在模型中还考虑了介质的尺度关系和弹体的弹头形状两种影响因素。侵彻过程中的速度、加速度、阻力和经历时间通过弹体的运动方程增量计算得到。通过与几种常用经验公式比较说明了本文方法的实用和可靠性。

在非线性显示动力分析有限元程序ls-dyna中,采用lagrange算法,靶板材料选择适合金属侵彻问题的johnson-cook模型和gruneisen状态方程,建立了穿甲弹侵彻2519a—t87铝合金靶板的四分之一有限元模型。通过穿甲弹侵彻靶板的模拟结果,分析靶板在穿甲过程中的温度和剪切应力的分布及变化规律,为揭示铝合金的绝热剪切带的形成机理提供依据。

文中应用缩尺模型技术(相似定律)研究钻地弹侵彻混凝土的问题,在理论上阐明了钻地弹侵彻混凝土模型的相似比。以此作为选择缩尺模型的问题依据,并用大型有限元分析软件ls-dyna进行数值模拟,证明了其合理性。

25.3 20 ψn＝1.265 ψbr＝1.15 ψw＝1.10 ψt＝1.00 ψae＝1.00 aspt＝1.00 fy＝360 d＝1 fbd＝3.6 3540 直径φ(mm)68或1068或10≥6≥6 间距s(mm) ≤201.01.0 251.11.051.051.01.01.0 321.251.151.151.11.11.05 c20c25c30c40≥c60 a级或b级2.32.73.43.64.0 2.32.73.64.04.5 2.32.74.04.55.0 注： 1.100.00 2.100.00 注： s1≥7d，s2≥3.5d 2.表中s1为植筋间距；s2为植筋边距。 胶粘剂等 级 混凝土强度等级 a级 对悬挑结构、构件尚应乘以1

对常用的钨合金穿甲弹和特制的超细晶钨基穿甲弹进行靶场侵彻对比试验.试验表明,相同条件下,超细晶穿甲弹穿透率大于普通穿甲弹,验证了弹芯材料晶粒度的大小对穿甲的侵彻性能有重要影响.超细晶纳米粉末经过二次烧结制成的弹芯材料晶粒细小,均匀,减少和避免了侵彻过程中弹芯头部出现的"蘑菇头"现象,产生了绝热剪切破坏,有"自锐"效应.超细晶钨基穿甲弹的侵彻能力明显高于钨合金穿甲弹.

钢纤维混凝土遮弹层抗常规武器侵彻效应问题,是防护工程界亟待解决的一个崭新课题。为研究这种新型防护材料的抗侵彻性能,利用φ12.7mm弹道炮-测速靶系统对混凝土及钢纤维混凝土进行了弹道冲击对比试验,获得了弹丸着靶速度及对应的最大侵彻深度、弹坑直径、靶体破坏形态等试验参数,并利用高速摄影系统记录了靶体的动态破坏过程。针对现有经验公式均不能反映钢纤维混凝土材料高韧性影响的不足,引入钢纤维混凝土材料韧度r,对试验数据进行了回归分析,导出了侵彻深度工程计算公式。计算结果与试验数据对比表明,预估公式计算精度较高,公式中相关参数简单易于确定,且能反映钢纤维混凝土的高强高韧性特点,在实际工程应用中具有重要的参考价值。

为研究钢纤维混凝土与普通混凝土抗弹丸侵彻性能的异同之处,利用别列赞公式对φ37mm弹丸侵彻两种混凝土靶弹道试验数据进行了拟合、分析。并基于ls-dyna3d有限元程序,引人holmquist-johnson-cook累积损伤材料模型以描述混凝土材料的非线性变形及断裂特性,对弹丸侵彻两种混凝土靶进行了三维数值模拟计算,得到了侵彻过程中的主要物理图像和数据,进而对计算结果进行了分析讨论。研究表明,与混凝土相比,钢纤维混凝土抗侵彻能力的提高是由材料抗压强度及抗冲击韧性提高共同作用的结果。

用ls-dyna软件,确定了立方体破片与ly—12铝合金靶板材料模型。对立方体破片在不同速度下高速侵彻多层ly—12铝合金靶板进行了有限元分析,得到了不同速度下破片侵彻多层靶板的速度曲线。并与破片在相同条件下侵彻等厚度的单层靶板进行对比分析,所得结果表明多层等效靶与等厚度的单层等效靶在不同速度下具有一定的差异,并且在破片垂直入射时差异性更大,并对这种差异的原因做了分析。

为更深入研究钻地弹对钢纤维混凝土介质的侵彻与贯穿问题,根据钢纤维混凝土在弹体侵彻过程中的介质状态及能量的分配关系,提出了介质抗侵彻的变形和破坏模型;通过表征破碎区与径向裂缝区的能量传输关系,分析得出弹体直径与强度特征参数的比例关系是揭示侵彻与贯穿问题的重要特征量,推导了具有宽广比例尺度关系的锥形弹体侵彻公式,并应用于钢纤维混凝土介质.通过试验数据验证了公式的可靠性.