侵彻多层混凝土目标弹丸过载特性研究

研究了侵彻多层混凝土目标弹丸的过载特性，针对几种典型的弹丸初速度、混凝土靶板厚度以及混凝土强度，采用GRAFORVet．5商业程序进行了计算，得到了各种条件下的弹丸侵彻加速度过载曲线，分析了过载曲线的特征，为智能灵巧型引信提供设计参考和依据。     

弹丸垂直侵彻混凝土介质的理论分析模型

针对混混凝土介质应用球形空腔膨胀理论，采用Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服准则，在Ｅｕｌｅｒ坐标系下导出了空腔表面应力的表达形式，建立了弹丸垂直侵彻混凝土介质时的侵彻方程，给出侵彻深度和加速度的计算模型，并结合实例将理论预报结果同弹径５０ｍｍ、质量２．４ｋｇ、撞击速度３００￣４５０ｍｓ＾－１弹丸垂直侵彻混凝土靶板的试验结果进行了对比分析。     

侵彻弹倾斜侵彻半无限混凝土目标时的动力分析

建立了侵彻弹以任意姿态侵彻半无限混凝土目标介质时的物理和数学模型。通过空间侵彻几何关系的分析，给出了弹目（弹－目标）空间斜侵彻的控制方程。经实弹试验，不仅确定了重要的极限密度参数ρ，也对其计算结果进行了考核。其计算过程是借助于本文编制的侵彻分析软件OIPHT实现的。     

影响测量侵彻过程减加速度因素的探索

将93钨合金材料制成模拟弹体,用37mm口径火炮发射, 打击603装甲钢,进行穿深实验,研究弹体结构、弹速、靶板状态对壳体状态的影响.结果发现,当弹速在400 m/s以上时,弹体在侵彻过程中均发生破碎,这表明,在这种实验条件下,不能采用弹内装动态参数存储计的方法测量侵彻过程中的减加速度.     

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。     

弹丸侵彻混凝土靶的数值模拟

在数值模拟弹丸侵彻混凝土时,由于混凝土动力学本构模型较多且复杂,使得材料模型及其相关参数的选取成为数值模拟侵彻的难点。鉴于这种情况,在分析对比了Ls-Dyna混凝土材料模型的基础上,给出了各种模型的适用领域,又重点对混凝土Johnson-Homquist模型进行了研究分析,利用灵敏度分析与试验反演修正确定模型参数,在降低试验成本的同时提高了侵彻结果的准确度,利用此方法确定模型参数,模拟了Forrestal的部分侵彻试验。结果表明,此方法简单有效,能够很好的预测侵彻结果。     

高速动能弹侵彻钢板加速度测试技术研究

通过理论分析、计算机模拟。研究了弹体高速侵彻钢板时,弹体中应力波的传播规律,以及弹载测试仪器在引力波作用下的失效机理;研究了外部缓冲理论,包括缓冲材料选择、缓冲器件设计等。采用文中的研究结论．对高g值下的弹载测试仪器进行了抗高冲击设计,并进行了多次现场实验的验证。通过试验可以看出,利用不同密度、不同孔径的缓冲材料对电路模块可以进行有效地保护,极大地提高了弹体高速侵彻硬目标过程中的数据捕获率。     

不同材料混凝土抗弹丸侵彻性能对比研究

进行了Ф37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。     

刚性弹丸对混凝土靶的垂直侵彻研究

假定弹体为刚体，利用空腔膨胀理论计算了刚性弹丸垂直侵彻靶板时的侵彻阻力，并以卵形弹为例根据牛顿定律得到了只含有2个无量纲参数的侵彻深度表达式，并与实验结果进行比较，二者吻合良好。     

弹丸对混凝土板侵彻的MCA方法数值模拟

根据非均匀材料的细观特征，从运动学的基本原理出发，推导出适于高速侵彻的移动元胞自动机法的计算模型．在模型中采用了位移、应力、体积应变等三个破坏准则。应用该模型对弹丸以不同速度侵彻混凝土靶的破坏过程进行数值模拟．给出弹靶的破坏变形过程．得到了侵彻深度与速度的关系曲线。并将弹丸侵彻混凝土的计算结果与Forrestal经验公式计算和试验结果进行对比．吻合较好．说明该计算方法可以有效地计算和模拟高速侵彻问题。     

爆炸成型杆式侵彻体对混凝土靶侵彻研究

采用X光照相及威力效应试验,对爆炸成型杆式侵彻体的特征参量及对混凝土的侵彻能力进行了研究,获得了不同药型罩结构所形成爆炸成型杆式侵彻体的形状、头尾速度及对混凝土靶的侵彻参量,对比了半无限厚混凝土靶板及多层有限厚薄靶板对侵彻威力的影响.结果表明,试验所采用的两种药型罩结构能够形成较理想的爆炸成型杆式侵彻体,在混凝土靶中形成孔深与孔径兼顾的孔道.     

混凝土靶体中侵彻与贯穿的过载估算方法

根据得到的侵彻近区速度场新的表征和侵彻过程中受到的阻力表达式,提出了弹体在混凝土靶体中侵彻与贯穿的过载计算模型,该模型具有宽广的比例换算关系。计算得到了侵彻与贯穿时弹体的过载时程曲线。～通过与国内外实验结果的对比分析,验证了文中方法的可信性。     

战斗部对混凝土靶板的斜侵彻跳弹极限角的计算

文中根据空腔膨胀理论并考虑自由表面效应,对刚性战斗部在斜侵彻过程中的受力进行了分析,建立了一个受力理论计算模型。根据刚体运动学理论,建立了斜侵彻过程中战斗部运动微分方程,在此基础上,给出了战斗部斜侵彻混凝土靶板时的跳弹极限角的数值计算方法和步骤。通过编程计算,得到了不同侵彻初速度条件下战斗部斜侵彻跳弹极限角,获得了跳弹极限角随侵彻初速度的变化规律。     

大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土介质侵彻研究

采用脉冲X光照相、威力效应实验及数值模拟方法,对两种不同形状的大锥角药型罩聚能装药结构对混凝土的侵彻能力进行了研究,实验测试获得了大锥角截顶药型罩装药结构形成的爆炸成型杆式侵彻体的形状、头尾速度及对混凝土靶的侵彻参量;采用AUTODYN-2D程序对两种结构药型罩聚能装药的成形过程和侵彻过程进行了数值模拟.结果表明,相比于大锥角截顶药型罩,大锥角球缺型药型罩所形成的爆炸成型杆式侵彻体在混凝土靶中形成的孔道更能满足复合侵彻战斗部对一级侵彻的要求.     

静电探测器信号采集与目标特性预测方法研究

静电目标特性是静电探测和目标识别的基础。构建了一个基于USB数据采集卡的静电探测器数据采集系统，给出了低通滤波器算法的基本原理和设计实现过程。为满足高速弹目交会条件下对信号处理速度的要求，采用线性神经网络和非线性Elman神经网络设计了目标特性预测器，仿真结果表明：非线性Elman神经网络预测器能够有效给出目标特性预测结果，提高了静电探测系统实时性。     

钻地弹侵彻高强度混凝土靶的数值模拟

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,分析了弹一靶的动态响应特性,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。     

活性射流作用混凝土靶侵彻与爆炸效应研究

为分析活性药型罩配方、炸高对混凝土靶毁伤威力影响规律,开展了活性射流作用混凝土靶侵彻与爆炸联合毁伤效应研究。采用实验和数值模拟相结合的方法,对活性射流作用混凝土靶的典型毁伤模式进行探究,给出了配方与炸高对毁伤效应的影响特性。实验结果表明：活性射流作用下,混凝土靶呈现为显著的锥形爆坑和裂纹毁伤效应;气体产物量较高配方的活性射流对混凝土靶产生更强的毁伤效应;在1倍装药直径炸高下,炸坑直径可达10倍装药直径以上。基于有限元分析软件AUTODYN-3D平台开展了活性射流对混凝土靶侵彻与爆炸行为的数值模拟,揭示了炸高对毁伤效应的影响机理：随着炸高的增大,进入侵坑内部的活性材料随之减少,活性射流对混凝土的侵彻深度呈现先增大、后减小的趋势;当炸高为1倍装药直径时,活性射流动能侵彻与爆炸反应延迟匹配较好,侵彻与爆炸联合毁伤威力较强。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

MCA方法在模拟弹丸侵彻混凝土中的应用

从运动学的基本原理出发,推导出适于高速侵彻的移动元胞自动机法的计算模型,在模型中采用了位移、应力、体积应变等三开关破坏准则.应用该模型对弹丸侵彻混凝土进行数值模拟,再现了侵彻过程中弹丸的运动及混凝土的飞散、应力波的传播等物理现象.给出的侵彻深度等计算结果与14.5 mm弹道枪所获得的实验结果基本吻合,说明该计算方法可以有效计算和模拟高速侵彻问题.