刚性尖头弹侵彻有限厚度金属靶板分析模型

研究了刚性尖头弹以弹速或亚弹速垂直撞击有限厚度塑性金属靶板的侵彻问题。考虑靶板背表面自由边界的影响,建立并求解不可压缩弹塑性材料有限球形空腔膨胀模型,得到弹头表面径向压力的解析解。引入临界侵彻深度和临界撞击速度概念,提出一个两阶段侵彻模型。基于有限球形空腔膨胀模型,得到临界侵彻深度的解析解和弹体运动微分方程;用Runge- Kutta法求解微分方程,得到侵彻深度和临界撞击速度的数值解。与装甲钢靶板弹道试验数据比较,表明本文理论模型与试验吻合很好。     

考虑靶背自由面效应的中等厚度混凝土介质侵彻工程模型

为评估弹丸侵彻和贯穿中等厚度混凝土介质的能力,在半无限混凝土介质靶体侵彻模型的基础上,考虑混凝土靶背自由面效应,通过构造基于混凝土靶背自由面位置相关的阻力衰减函数,修正弹丸侵彻半无限混凝土靶体的侵彻阻力,建立可以快速预测弹丸侵彻混凝土介质的侵彻深度、贯穿速度和侵彻过载等物理量的工程计算模型。模型中加入混凝土冲塞判据,修正了弹丸临界贯穿情况下的弹丸侵彻阻力,可以预测混凝土靶背发生剪切冲塞现象。用模型对低速(650 m/s)和高速(1 100 m/s)两种侵彻速度弹丸侵彻不同厚度C40混凝土靶板试验工况进行计算,计算结果显示弹丸剩余速度计算值与试验结果绝对值误差小于22.1%,弹丸过载与仿真过载峰值误差小于4.4%; 模型对不同侵彻速度下的有限厚度混凝土靶的临界贯穿厚度进行预测,与NDRC经验公式计算结果对比发现本文模型具有更好的计算精度和速度适应范围。     

金属靶板扩孔冲塞穿孔弹头临界锥角分析

研究了刚性锥头弹垂直贯穿金属靶板扩孔冲塞型穿孔模式,在理想弹塑性材料两阶段工程模型的基础上,考虑靶板为硬化材料,得到扩孔冲塞型穿孔弹头临界半锥角及相应的弹道极限.分析了弹头长度、弹丸质量和靶板材料参数对临界半锥角的影响.计算结果与已有试验结果吻合较好.     

混凝土靶板冲塞型穿孔模型研究

研究了刚性弹垂直撞击混凝土靶板的冲塞穿孔模式、耗能机理、弹道极限及剩余速度.应用空腔膨胀理论导出1、2阶段的耗能,应用断裂力学理论、动量和能量守恒求得第3阶段冲塞耗能,由3阶段总的耗能最小确定塞块厚度,从而得到弹道极限、剩余速度解析式.与现有理论模型结果和弹道试验数据比较表明,文中公式的计算结果与试验结果吻合较好.     

刚性尖头弹侵彻贯穿金属薄靶板耗能分析

本文分析了刚性尖头弹侵彻贯穿金属薄靶板的过程和耗能机理,由能量守恒建立了刚性尖头弹垂直入射金属薄靶板花瓣型穿孔最小穿透能量的无量纲表达式.基于铝合金及纯铝靶板弹道极限试验数据,得到一个计算金属靶板花瓣型穿孔弹道极限速度的半理论半经验公式,并与低碳钢靶板弹道极限试验数据进行了比较,计算结果与试验吻合较好.分析讨论了弹体初始速度对剩余速度和靶板耗能的影响.     

分析金属靶板弹道极限的延性扩孔模型

研究了刚性尖头弹垂直撞击塑性金属靶板的弹道极限问题,提出两阶段延性扩孔模型.应用功能原理,由圆柱形空腔膨胀理论和Taylor扩孔理论导出靶板塑性变形耗能,由能量守恒原理得到弹道极限速度的近似解析解.与铝合金及装甲钢靶板弹道试验数据比较表明,解析解的计算结果与试验结果吻合较好.     

混凝土靶体侵彻不贯穿系数的试验研究

分别制作了6组不同型式的靶体,进行了弹道侵彻试验研究,结合数值计算,确定了钢筋混凝土、钢纤维混凝土和钢纤维钢筋混凝土靶体的侵彻不贯穿系数(Kpp),以合理确定混凝土靶体的侵彻不贯穿厚度(H);并定量分析了弹体侵彻深度（hp）及靶体背面支撑情况对(Kpp)的影响。研究结果表明,靶体材料及靶体背面支撑相同时,K pp随hp/d（弹径）的增大而减小;靶体背覆钢板对H的减小作用较小（不到5%）,而靶体背覆砂土对H的减小作用比较明显（近20%）．     

贯穿有限厚金属靶板的一种模型

在A-B模型的基础上,通过球腔膨胀模型和损伤力学,建立了一种新的侵彻贯穿有限厚靶板的工程分析模型,描述了侵彻贯穿的过程．最后通过计算鎢球对薄铝靶板的侵彻贯穿的算例和试验数据的比较,来说明这种方法不仅理论上有依据,在实际中也和试验数据相当吻合．     

弹丸低速贯穿纤维与金属组合薄靶板的试验研究

为研究半穿甲战斗部动能侵彻下舰船舷侧复合装甲结构的抗穿甲机理,以均质钢板前置复合材料板模拟舰船舷侧复合装甲结构,采用低速弹道冲击试验,研究了结构的典型破坏模式和吸能机理,分析了前置复合装甲板的面密度对组合结构靶板整体抗穿甲性能的影响。在此基础上,根据靶板的破坏模式,得到了球头弹丸低速贯穿组合靶板的剩余速度预测公式。结果表明,组合靶板在弹丸低速冲击下主要呈现局部破坏,前置复合装甲板的破坏模式主要为纤维拉伸断裂,迎弹面存在少量的纤维剪切断裂,而钢质背板则主要呈现花瓣开裂破坏;组合靶板的整体抗弹性能随前置复合装甲板面密度的增加而提高;将理论预测剩余速度值与实验结果进行了比较,二者吻合较好。     

卵形弹丸对金属靶板侵彻深度的研究

基于空腔膨胀理论分析了卵形弹丸对金属靶板的侵彻问题,推导了侵彻深度的计算方法,利用据此编制的计算程序给出了侵彻深度与弹丸初速的关系,并应用LS-DYNA3D三维有限元动力分析软件进行了数值模拟.理论计算、数值模拟得出的结果与实验结果相吻合,表明两种方法的有效性.     

尖头刚性弹贯穿金属厚靶的终点弹道性能研究

根据侵彻阻力的一般表达式,文中引入阻尼函数ξ对尖头刚性弹垂直贯穿金属厚靶问题进行研究,给出了由四个无量纲物理量,也即撞击函数I、弹头形状函数N、阻尼函数ξ和无量纲靶厚χ表示的终点弹道性能表达式。结合公开发表的穿甲实验数据,将相关分析与不计阻尼函数ξ情形的异同进行了比较,分析结果与实验数据相符。     

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。     

基于盖帽模型的混凝土动态球型空腔膨胀模型和侵彻阻力分析

为了获得弹丸高速侵彻混凝土介质的阻力方程,提出了一种基于混凝土盖帽模型的球形动态空腔膨胀模型。利用一般形式的状态方程和屈服准则描述混凝土材料的动态力学特性,获得了通用混凝土球形空腔膨胀模型的动态响应表达式。通过引入Dracker-Prager Cap屈服模型,在新的空腔膨胀模型中考虑了混凝土高压下的屈服软化特性。计算结果表明：采用带剪切饱和的Mohr-Coulomb屈服准则与Tresca屈服准则推导出的阻力方程在高速阶段与盖帽模型差别较大。实验结果证明：基于盖帽模型的球形空腔膨胀模型因考虑混凝土高压屈服软化特性与实验结果具有更好的一致性。     

射流侵彻混凝土靶的靶体阻カ计算模型与数值模拟研究

针对混凝土材料特性,应用球形空腔膨胀理论,得到了靶体阻力计算模型。通过与实验对比,验证了靶体阻力模型的可靠性。应用AUTODYN-2D程序对不同药型罩锥角条件下的射流形成以及射流侵彻混凝土靶过程进行了数值模拟。通过与闪光X射线高速摄影测量结果的对比,验证了聚能射流形成数值仿真结果的可靠性。通过数值仿真得到射流速度分布,从而得到虚拟原点位置。将数值仿真得到的侵彻空腔孔型与理论分析结果进行对比,二者吻合得很好。结果表明,应用本文空腔膨胀模型计算混凝土靶体阻力是可行的、可靠的。     

脆性材料静态抗侵彻阻力简化计算模型与对比研究

为研究脆性材料的静态抗侵彻阻力,将Griffith双轴屈服准则作为该类材料的屈服判据,结合脆性材料的破坏特点,将其简化为弹性-裂纹-破碎响应.利用统一形式的静态空腔膨胀理论,得到了脆性材料的静态抗侵彻阻力,与现有文献的计算模型进行对比,结果表明该模型较适用于混凝土材料,并明确了各阻力模型的适用范围.     

陶瓷/金属复合靶板优化设计

研究了小口径穿甲弹垂直撞击下双层陶瓷/金属复合靶板的优化计算,讨论了Florence模型的适用范围.给定靶板材料和子弹参数,由Florence模型导出靶板最小面密度及相应面板、背板厚度的计算公式.与现有试验数据比较表明,当面板厚度与弹体直径相当时,Florence模型与试验结果吻合较好;当面板厚度比弹体直径小得多时,计算结果偏低;当面板厚度比弹体直径大得多时,计算结果偏高,对于7.62 mm穿甲子弹,Florence模型精度较好,本文计算结果与试验结果吻合较好.