混凝土侵彻过程中弹道偏转的影响因素和规律研究

为了研究弹体斜侵彻半无限厚混凝土过程中不同因素对弹道偏转的影响规律,采用半经验公式法,确定了靶体响应力函数,然后利用ABAQUS,将靶体响应力函数加载到弹体表面作为有限元计算的边界条件,计算得到了弹体侵彻混凝土时弹体质心运动轨迹。分析发现,倾角越大,倾角对侵彻深度和偏转角的影响越明显;入射速度对弹道偏转的影响随着入射速度的增大呈现减小的趋势;质心位置越靠近弹体尾部,弹道偏转越大,越不利于侵彻。     

弹体斜侵彻多层间隔钢靶的弹道特性

为分析弹体斜侵彻多层间隔靶的弹道特性,开展典型卵形弹体不同入射角侵彻多层间隔钢靶试验和数值模拟研究。利用有限元软件LS-DYNA建立弹体斜侵彻多层间隔钢靶数值仿真模型,分析弹体斜侵彻多层间隔钢靶作用过程,得出弹体入射角、弹体速度、靶体厚度及弹体变形对多层钢靶侵彻弹道特性的影响规律并进行了试验验证。结果表明：弹体入射角越大,侵彻弹道偏转越大;初始速度越大,弹体斜侵彻多层间隔钢靶偏转角度越小,且速度对偏转角的影响幅度随速度增大呈减小趋势;随着靶体厚度增加,弹体斜侵彻多层间隔钢靶弹道由整体向下偏转转变为整体向上偏转;靶体厚度对偏转角的影响幅度随靶体厚度增大呈增大趋势;刚性弹体斜侵彻多层间隔钢靶弹道偏转角度比变形弹小。     

大长径比钨合金杆侵彻增量研究

从大长径比钨合金杆对靶板侵彻计算出发,找出了影响侵彻增量的主要因素。不但杆体的长径比,而且其着靶速度,靶板倾角对侵彻增量都有直接影响。实验研究证明,在同样靶板倾角时,着靶速度增大则侵彻增量增大,在同样着靶速度时,靶板倾角增大则侵彻增量也增大。所获得的相对侵彻增量与靶板倾角,着靶速度的定量关系式,具有工程应用价值。     

长杆弹超高速侵彻砂浆靶临界速度的实验和计算

为了研究高强度合金钢长杆弹超高速侵彻砂浆混凝土靶时侵彻深度发生逆减的临界速度,开展了30CrMnSiNi2A长杆弹以初速度1 381~1 879 m/s侵彻半无限砂浆混凝土靶的实验。实验结果表明：靶板的开坑直径、开坑深度、开坑体积以及弹道孔径与侵彻速度呈近似线性关系;当侵彻速度小于1 724 m/s时,侵彻深度随速度的增大而增大;当侵彻速度大于1 724 m/s时,侵彻深度随速度的增大而减小;当速度为1 724 m/s时,侵彻深度达到最大。靶板的剖分结果显示:当长杆弹超高速侵彻靶板时,弹体着靶时微小的倾角会导致侵彻弹道发生严重的偏转,呈现为“J”字形弹道。基于实验结果,在考虑长杆弹头部变形的基础上利用修正的A-T模型,得到了长杆弹超高速侵彻砂浆混凝土靶时侵彻深度发生逆减的临界速度,分析了不同的弹靶参数对临界速度的影响,并结合实验数据,验证了理论模型的可靠性。     

弹丸侵彻冻土实验及仿真

为研究制式弹药侵彻毁伤冻土的过程,进行了弹丸侵彻冻土实验,制备了不同温度的冻土靶板试样并采用56式步枪进行实弹射击试验。实验结果表明：冻土材料具有明显的温度效应,随温度降低,冻土靶板强度显著增强,弹丸在冻土靶板中侵彻深度随之降低;温度对于弹丸侵彻深度与弹道轨迹影响较大,弹丸在常温状态下土壤靶板中翻转现象较为严重,而在冻土靶板中弹丸姿态保持较好,未出现翻转。利用有限元计算软件对弹丸侵彻冻土材料进行仿真计算,分析了冻土温度和含水率对侵彻能力的影响,得到了弹丸侵彻能力与温度和含水率的关系式。仿真结果表明：弹丸侵彻深度随冻土温度的降低而线性降低;冻土含水率的增大先减小后增大。     

带攻角弹体斜侵彻混凝土深度计算公式对比分析

为了分析经典侵彻深度经验公式对带攻角弹体斜侵彻混凝土靶的适用性,介绍了目前应用较广且精度较高的混凝土侵彻深度计算经验公式,并以152 mm一级轻气炮为试验平台,通过弹体攻角、倾角联合侵彻C30素混凝土靶的试验加载测试系统进行试验研究,测得了弹体着靶速度、开坑尺寸和侵彻深度。并应用各经验公式对带攻角弹体斜侵彻混凝土目标的侵彻深度进行了计算和对比,分析了不同经验公式计算值与实测值之间的差异。试验研究表明,对于带攻角弹体斜侵彻混凝土的侵深经验公式中,ACE公式和Forrestal公式计算侵彻深度与实测侵深最为接近,相对误差均未超过10%,满足工程计算需求。     

带装甲钢背板的钢纤维混凝土靶抗侵彻试验及数值模拟研究

为了研究钢纤维混凝土抗侵彻性能,对带装甲钢背板的高强度钢纤维混凝土靶进行12.7 mm 穿甲弹、长杆弹高速撞击侵彻试验。根据背靶侵彻深度试验结果,采用防护系数评估复合靶的抗侵彻性能。采用细观离散元模型Lattice Discrete Particle Model、弹塑性模型和Johnson-Cook屈服准则分别描述钢纤维混凝土、弹体和装甲钢靶的材料力学响应,建立了混凝土侵彻问题的有限元-离散元耦合数值仿真模型。通过对比钢纤维混凝土破坏形态和背靶侵彻深度,验证仿真模型对于钢纤维混凝土侵彻问题的适用性。针对3种代表性侵彻工况,模拟分析复合靶间隙以及钢纤维含量对于侵彻响应的影响。仿真结果表明：相比含间隙的复合靶,无间隙的约束条件能够明显减小背靶侵彻深度;钢纤维含量对于背靶侵彻深度几乎没有影响而对混凝土靶破坏形态有较大影响。进一步仿真分析12.7 mm穿甲弹贯穿钢纤维混凝土靶板响应影响因素,得到：圆柱靶直径大于30倍弹径时, 弹体贯穿出靶速度趋于收敛;随着靶体厚度增小,剩余速度与撞击速度趋近于线性关系。     

长管体垂直侵彻半无限靶筒化模型

长管体是异形侵彻体的重要组成部分。长管体侵彻靶板有明显的特殊现象，根据试验结果描述了长管体垂直侵彻半无限靶板的物理图像，建立了侵彻阶段的理论模型、进行了计算，并同长杆体进行了对比，计算与试验结果吻合较好。长管体侵彻时中间“靶芯”对侵彻过程的影响较大。初速范围在1300 m/s至1800 m/s之间时，长管体的侵彻深度与初速基本呈线性关系。长管体的侵彻能力小于同长度同质量同密度的长杆体的侵彻能力。讨论了长管体侵彻深度随内外径比的变化规律。在相同内外径比下侵彻深度随速度的增大而增大，相同速度下侵彻深度随内外径比的增大而减小，并在内外径比增大的某一值时急剧减小。本研究对伸出式穿甲弹的设计有一定的参考价值。     

弹体结构对混凝土侵彻弹垂直侵深的影响与试验研究

混凝土侵彻弹受弹体结构的影响,将外壳体等辅助部件上的能量部分传递到弹芯上,在着靶速度相同的情况下,与传统动能弹相比其垂直侵深增大。通过分析此弹丸侵彻靶板的过程,对弹靶的力学特性进行了研究,将侵彻过程分为3个阶段,建立了垂直侵彻的理论模型,得到了混凝土侵彻弹的侵彻深度。并对理论模型进行了试验验证,理论计算与试验结果吻合较好。     

12.7mm穿燃弹侵彻603装甲钢行为研究

通过弹道枪开展12.7 mm穿燃弹以不同速度垂直侵彻603装甲钢半无限厚靶板的弹道试验，并结合数值仿真计算对侵彻深度、侵彻阻力等进行研究。结果表明：侵彻过程中弹芯为主要侵彻元，表现为刚性侵彻，背甲对侵彻深度的影响可忽略。不同着靶速度的弹芯侵彻阻力随位移的变化规律基本一致，可分为弹芯飞行摩擦阻力阶段、弹芯头部进入靶板阶段、弹芯头部完全进入靶板阶段。通过刚性弹侵彻半无限厚靶板，结合空腔膨胀理论模型对尖卵形弹头进行等效简化，建立了尖卵形刚性弹芯侵彻深度预测公式。根据量纲分析拟合得到了无量纲侵彻深度和无量纲动能的关系式。     

爆炸反应装甲对爆炸成型弹丸侵彻效应影响的实验研究

为揭示三明治结构爆炸反应装甲（ERA）对爆炸成型弹丸（EFP）侵彻效应的影响,开展了铜质杆式EFP对披挂典型斜置角ERA主靶板的侵彻效应实验。采用脉冲X光摄影方法拍摄了EFP与ERA相互作用的图像,并获得了EFP对主靶板的剩余侵彻深度（RDOP）。实验结果表明,EFP对披挂ERA主靶板的RDOP随着ERA斜置角的增大而呈非线性下降,相对无ERA时的侵彻深度下降百分比呈指数增长的变化趋势。ERA炸药层厚度为0.027D（D为装药口径）时,当斜置角为0°和30°时,EFP的RDOP和相对侵彻深度下降百分比变化较小;当斜置角从30°增大到60°时,EFP的RDOP从0.50D减小至0.19D,相对侵彻深度下降百分比则从41%迅速增大到77%. 随着ERA炸药层厚度的增大,EFP的RDOP减小、相对侵彻深度下降百分比增大。其中, ERA炸药层厚度为0.027D时的相对侵彻深度下降百分比比ERA炸药层厚度为0.018D时平均增大8%.     

某型弹丸侵彻深度的影响因素

弹丸的侵彻深度直接影响到爆轰角的大小和破片的毁伤效果。在经验公式的基础上,通过推导侵彻深度的数学表达式,研究该型弹丸侵彻深度的主要影响因素,并以某型弹丸为应用实例进行参数化分析,运用MATLAB数值计算软件得到相应的曲线关系图。数值分析弹丸侵彻深度的影响因素,可为控制弹丸起爆位置和弹药设计提供依据和参考,有利于提高弹片的毁伤效率。     

斜侵彻条件下刚性弹丸轨迹的一种实时计算方法

在空腔膨胀理论基础上,基于三向加速度信息,推导出刚性弹丸零攻角斜侵彻的侵彻轨迹实时计算公式;用显式动力学仿真软件LS-DYNA进行数值仿真,并以仿真得出的加速度数据为输入对公式进行了验证。     

掘进侵彻弹形与侵彻混凝土深度演绎过程研究

为研究掘进侵彻弹形与深度的演绎过程,运用LS-DYNA动力学软件对不同弹形头部、不同着速下掘进侵彻混凝土过程进行了仿真研究,仿真结果表明:低着速时,带切削刃的钻形掘进侵彻方式可提高侵彻深度; 高着速时,卵形弹更具优势; 旋转速度为70 kr/min时,加载速度为350～500 m/s时,带切削槽的卵形弹能使侵彻深度最大; 在较优加载条件时,切削槽的深度对侵彻深度影响最大,斜度影响次之,切削槽的迎靶面形状对侵彻深度影响最小。试验结果与仿真结果吻合较好。     

狙击弹侵彻土质墙体弹道数值模拟

为了分析土质墙体障碍物对狙击子弹弹道的影响,利用 LS-DYNA 软件,建立了在100 m、500 m、1000 m 三种射程,落角为15°、45°、85°、90°,总计12种情况下的弹道数值模拟模型,分析了射程和落角对其侵彻深度、水平偏移、侵彻速度、偏移速度的影响。研究结果表明,狙击弹侵彻土质墙体的终点弹道具有一定的随机性,其射击精度和毁伤效果具有很大的不确定性。该结果为狙击作战和指挥提供了一定的理论指导。     

有攻角长管体垂直侵彻半无限厚靶的简化模型

描述了带攻角长管体垂直侵彻半无限厚靶的物理图像,分析了"靶芯"力的大小和方向,建立了侵彻简化模型;给出了在不同的初始攻角条件下,管体在侵彻过程中攻角和穿深的变化规律.相同速度下,随着初始攻角的增大侵彻深度变小,基本呈线性关系.计算结果与实验结果吻合较好.     

刻槽弹体旋转侵彻铝靶试验与数值模拟

为研究刻槽弹体旋转侵彻作用性能,分析了刻槽弹体旋转侵彻作用过程,在着靶速度400～700 m/s范围对刻槽弹体和卵形弹体旋转侵彻铝靶进行了试验研究,利用LS-DYNA动力学软件对刻槽弹体和卵形弹体旋转侵彻过程进行了数值仿真,仿真和试验结果吻合较好,表明仿真方法及材料模型的适用性。进行了着靶速度300～700 m/s,转速0～1 500 r/s条件下的仿真试验。仿真结果表明,旋转对刻槽弹体侵深具有很大的影响,在弹体转速和着靶速度达到合理匹配时,旋转的刻槽弹体可以有效地提高弹体的侵深。     

新型复合药型罩结构参数对射流侵彻的影响

为了提高射流的穿孔直径,提出了包含球缺体和截锥体的复合药型罩,通过试验和数值仿真对该复合药型罩进行了研究。利用数值仿真的方法,通过三因素三水平正交设计试验,研究了球缺体外圆母线半径、装药长径比、炸高和壳体对侵彻深度的影响,并进行了线性回归分析。结果表明:数值仿真与试验具有较好的相符性,随着球缺体外圆母线半径的增大,侵彻深度减小; 装药长径比从0.8增加到1.2,侵彻深度变化不明显; 随着炸高的增加,侵彻深度增大; 增加壳体可使入孔直径增大100%以上,侵彻深度下降小于等于20.29%; 球缺体母线半径和壳体厚度是新型复合药型罩中影响侵彻深度的主要结构参数。     

串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹的数值模拟

利用移动载荷自定义程序的弹-靶分离方法,并结合Forrestal半经验靶体阻力函数,开展了串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹数值模拟。在实验验证计算模型及自定义程序可靠的基础上,研究弹-靶轴偏置、倾角、攻角等对串联随进弹侵彻弹道轨迹的影响规律。研究结果表明：弹-靶 轴偏置、倾角、攻角等因素对弹体的弹道轨迹及侵彻深度影响显著;预开孔孔道具有一定的引导侵彻作用;在弹-靶轴偏置、倾角及攻角的共同影响下,随进弹侵彻预开孔靶存在着跳飞可能。     

斜侵彻弹体运动分析与仿真

文中对斜侵彻弹体的运动进行了分析与仿真，分析了斜入射对侵彻的影响程度，得出初始偏航角的增大使得侵彻的深度不断减少，并且对弹体的抗弯折能力提出了更高的要求。对于弹体在不同侵射角下对混凝土的侵彻。应用DYNA3D软件进行了仿真．分析与仿真得出的结论一致。