动能弹垂直侵彻混凝土相似律的数值模拟研究

基于相似理论,文中分析了动能弹丸对混凝土进行侵彻的相似参数,建立了动能弹侵彻混凝土靶板的相似关系,选用不同模拟比的模型弹建立数值仿真模型,应用显式有限元程序LS-DYNA对所建立的模型进行了数值模拟。模拟结果表明模型弹和原型弹对混凝土的侵彻满足侵彻相似律。     

不同材料弹体侵彻混凝土仿真分析

利用非线性有限元软件ANSYS／LS—DYNA进行了Ф80mm弹着靶速度为1500m／s时,材料为钢的弹体对普通混凝土、加钢板混凝土的侵彻仿真和材料为钨合金的弹体对普通混凝土的侵彻仿真,得到了3种模型下弹体的速度曲线和加速度曲线,结果表明：不同弹体与靶板材料对侵彻能力具有较大影响。     

混凝土靶高速侵彻的率相关相似律研究

为更合理设计混凝土靶抗侵彻相似试验,以混凝土材料的粘塑性本构关系为基础,根据相似理论,建立了卵形弹高速侵彻混凝土靶时相似律的一般形式。同时,结合工程计算方法,对其进行深入的分析。结果表明:考虑应变率影响时其几何相似律是不成立的,而且在缩尺比较大时,几何相似律偏离愈加明显,这是因为混凝土的应变率效应使得相似律发生了平移和偏转。通过对计算结果的分析和拟合,得出对原几何相似律进行修正的公式。     

爆炸成型弹丸侵彻相似律的数值模拟研究

利用相似理论分析了爆炸成型弹丸侵彻钢靶过程的相似参数,建立了爆炸成型弹丸侵彻钢靶的相似律关系.在此基础上以球缺型爆炸成型弹丸为计算模型,应用显式有限元程序LS-DYNA对满足模拟比的爆炸成型弹丸侵彻钢靶的过程进行了数值模拟.数值模拟结果表明,模拟弹与原型弹的成型符合相似律,其对钢靶的侵彻深度也满足模拟比.因此,侵彻相似律在爆炸成型弹丸侵彻研究中是成立的.     

基于Tate简化侵彻模型的率相关相似律研究

为优化靶板抗侵彻相似试验,应用在流体动力比拟基础上提出的修正Tate简化侵彻模型,基于相似理论,得到了弹体侵彻靶板同时考虑弹体、靶板应变率效应时的相似律的一般形式.利用工程计算方法进行了系列计算和分析.结果表明:同时考虑弹体、靶板应变率影响时,所谓侵彻问题的几何相似律并不完全成立,随着缩尺比的增大,这种现象愈加明显.对计算结果进行拟合,得到了修正的几何相似律公式.     

侵彻过程塑性波在钨合金弹体中传播速度的研究

根据回收弹坑中钨合金穿甲弹在侵彻结束时已完全破坏的特征,采用二级轻气炮研究了撞击时钨合金中塑性波传播的特性。结果发现,在撞击时钨合金中的塑性波传播速度和弹性波传播速度有相同的量级,分别为4.208km/s和3.067km/s,塑性波仅比弹性波略慢一些,考虑到实际侵彻情况不是一维应变问题,和侵彻过程的温升比氢气炮实验时要高,实际塑性波传播速度要比这个值低。但是根据计算获得的侵彻时间,和侵彻结束时弹体已完全破坏的情况分析,塑性波的速度应与计算值有相同的量级。这些结果与分析侵彻过程中做出的在弹体中塑性波传播速度比弹性波传播的速度要慢的多的假设不同。弹体尾部在塑性波传播过程中的破坏,可能会被反向传播的弹性波从弹体上拽掉,这将降低弹体携带的能量,从而影响到穿深。     

考虑边界约束弹体斜侵彻混凝土的研究

运用LS-DYNA对不同边界的侵彻过程进行了数值仿真,将仿真得到的侵深、偏转角,与按公式计算进行对比,表明考虑自由边界约束的侵彻深度比无反射边界时的侵彻深度大,且倾角对侵彻深度和偏转角的影响程度随着倾角的增大逐渐增大。将仿真结果与试验数据对比,验证了边界约束对侵彻深度的影响,为半无限靶与有界靶体的侵彻机理研究提供了参考。     

高速弹体斜侵彻混凝土靶的效率分析

为研究弹体斜侵彻混凝土的效率,通过试验计算得到最大侵彻效率对应的特征速度,并得到弹体速度对侵彻效率的影响呈抛物线分布,侵彻效率随速度的提高先增大后减少。通过仿真计算得到弹体材料强度、头部形状、长径比和混凝土强度对斜侵彻效率的影响较大。     

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。     

EFP对半无限厚靶侵彻相似律研究

利用模拟比 λ为 1∶ 1 .33的两种满足几何相似条件的 EFP,对 4 5# 碳钢靶材进行侵彻相似律研究 ,得出对同一靶材在满足 t′=λt条件下 (即侵彻炸距 ) ,其中侵彻深度遵循模拟相似律准则 ,即 p′=λp关系成立 .     

钨合金易碎材料动态穿甲特性试验研究

针对4种不同的钨合金组份,为考核其动态穿甲性能和靶板后效特性,开展了静态拉伸、压缩和动态穿靶试验.通过试验确立了易碎材料动态穿靶特性与静态试验参数的关系,确立了影响易碎钨合金材料的主要静态参数是拉压比、延伸率和断面收缩率,为易碎穿甲弹的设计提供了参考数据.     

弹丸对混凝土中钢筋结构侵彻效应研究

根据弹丸与钢筋直接发生作用的情况,提出弹丸侵彻钢筋混凝土的近似模型。利用该模型得到弹丸侵彻钢筋混凝土过程中弹丸的加速度时间历程。计算结果与实验结果符合较好。用该模型分析不同配筋结构、配筋尺寸、网眼尺寸对侵彻深度和侵彻过程的影响。结果表明,网眼间距和钢筋直径对侵彻深度影响较大,钢筋混凝土在钢筋层较集中的一侧抗侵彻能力较强。     

长杆弹截面形状对垂直侵彻深度的影响

结合现有实验数据,针对圆形、矩形和三角形3种截面形状的5种93W长杆弹对半无限4340钢靶在入射速度为1500～1800m/s时的侵彻进行数值研究。结果表明:数值计算结果与实验吻合较好;对于同种入射速度、相同弹体长度、同种弹体和靶板材料而言,等截面面积的三角形截面的长杆弹侵彻深度明显高于矩形和圆形截面的侵彻深度,而圆形与矩形之间并没有明显区别;三角形截面长杆弹侵彻过程中的自锐化现象是其侵彻深度明显大于其它两种弹体的主要原因。     

35CrMnSi穿甲弹侵彻45钢靶板的微观组织观察

研究钢弹体侵彻韧性钢板的侵彻机理有理论意义和工程应用价值。用金相显微镜、扫描电镜研究了35CrMnSi穿甲弹侵彻45钢靶板后靶板和残余弹体的微观组织,并用显微硬度仪对试样的不同部位进行了硬度测试。结果表明,从界面到靶板内部其显微组织可分为:再结晶层,细晶层,形变层及基体组织。细晶层中的铁素体和珠光体的硬度最高。在侵彻过程中,弹靶相互作用,弹体边破碎、边穿甲,破碎主要是由绝热剪切带引起,靶板破坏形式主要为韧性扩孔。     

小型穿甲弹斜侵彻陶瓷/金属板分析模型

基于小型穿甲弹垂直侵彻陶瓷/金属板的分析模型,利用圆截面与椭圆截面吸能相同的假设,建立了小型穿甲弹斜侵彻陶瓷/金属复合靶板的分析模型,并进行了相关的试验验证;同时,分析了陶瓷/金属靶板的抗弹性能与弹丸着角、靶板配置的关系。     

动能子弹对机场跑道侵彻深度的工程算法

针对动能子弹对机场跑道的侵彻问题,提出一种与试验相结合的工程算法。该算法基于空腔膨胀理论推导出侵彻深度、最大过载,结合试验结果推算静阻力系数,再将该系数应用于对相同介质的侵彻计算。运用该工程算法可以计算出单层介质、机场跑道最大侵彻深度、最大过载、经历时间以及弹体在多层介质中的运动规律。通过与不同计算方法的比较,表明该算法需要参数较少且结果更为可信。该算法计算结果与试验结果比较吻合,两者之间相对误差的平均值为12.8%。     

预扭转钨合金杆弹侵彻能力的实验研究

对预扭转和未扭转钨合金杆弹进行了侵彻实验,实验结果指出钨合金杆弹经预扭转之后侵彻能力有一定的提高．分析了在冲击过程中钨合金晶粒变形过程,发现预扭转后钨晶粒沿最大剪应力方向排列,因此有利于绝热剪切变形的发生,绝热剪切带使得弹头在侵彻过程中不断自锐,从而提高了预扭钨合金杆弹的侵彻能力．     

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。     

低合金钢靶板受尖头弹冲击的变形与断裂

研究了低合金钢板在尖头弹冲击条件下的侵彻过程,讨论了应力条件和材料冶金质量对损伤和断裂的影响。结果表明,在侵彻过程前期靶材主要表现为三向压应力下的塑性流动;中期,靶材挤压流动,靶材内部的流速差造成剪切变形,并导致沿轧制偏析带的开裂;后期,靶材在剧烈剪切作用下剪切变形、局部失稳、形成剪切带和沿剪切带的开裂或撕裂。断裂按微孔聚集型机制进行。通常所谓花瓣型开裂实质上就是上述在切应力作用下的剪切撕裂。     

动能弹斜侵彻钢筋混凝土性能影响研究

为研究不同倾斜角、攻角对动能弹侵彻钢筋混凝土性能的影响,采用AUTODYN有限元软件对该问题进行分析,获得不同倾斜角、攻角下动能弹贯穿钢筋混凝土靶板的速度降曲线及横向偏移距离。结果表明:随侵彻倾斜角、攻角的增大,动能弹贯穿靶板后速度降越大、剩余动能越小,横向偏移距离越大;弹着点在钢筋网节点上时钢筋混凝土抗侵彻性能更高。