剛性彈體對混凝土靶的侵徹與貫穿機理研究.pdf

1、本文采用理論分析、試驗研究和數(shù)值仿真三者相結(jié)合的方法重點開展了剛性彈體對混凝土靶、鋼筋混凝土靶的垂直侵徹機理以及對混凝土靶的斜侵徹和正、斜貫穿機理的研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論包括：
　　 ⑴對剛性彈體垂直侵徹半無限厚混凝土靶進行了研究。假設(shè)混凝土靶粉碎(塑性)區(qū)介質(zhì)的破壞服從Griffith強度理論,建立了基于Griffith強度理論的靜態(tài)和動態(tài)空腔膨脹模型,從而發(fā)展了彈體垂直侵徹混凝土靶的理論模型,并通過已有的試驗進行了驗證;開

2、展了動能彈垂直侵徹混凝土靶的試驗研究;以試驗為基礎(chǔ),建立了相應(yīng)的仿真模型;試驗和仿真兩者相結(jié)合驗證了基于Griffith強度理論的侵徹模型的可靠性。
　　 ⑵對剛性彈體垂直侵徹半無限厚鋼筋混凝土靶進行了研究。分析了試驗后鋼筋的破壞特征,將其破壞簡化為彎曲+剪切斷裂和彎曲+端部拉伸斷裂這兩種結(jié)構(gòu)響應(yīng)模式,并采用梁斷裂失效理論就彈體從配筋網(wǎng)眼中心穿過時,鋼筋對彈體的直接阻力進行了分析;結(jié)合基于Griffith強度理論的、侵徹混凝土介

3、質(zhì)的阻力模型,建立了剛性彈體垂直侵徹鋼筋混凝土靶的差分計算模型,并通過已有的試驗進行了驗證;開展了動能彈垂直侵徹鋼筋混凝土靶的試驗研究,將獲取的侵徹深度、侵徹速度、侵徹過載時間歷程曲線與理論計算進行了對比,結(jié)果表明:鋼筋只對彈體的侵徹過程產(chǎn)生局部影響,混凝土介質(zhì)的抗侵徹阻力仍是鋼筋混凝土介質(zhì)抗侵徹阻力的主要組成部分。
　　 ⑶對剛性彈體斜侵徹半無限厚混凝土靶進行了研究。提出了以彈體的姿態(tài)和假想水平面的幾何關(guān)系為基礎(chǔ),對不同時刻彈

4、體實際受力表面的范圍進行判斷的方法,拓展了彈體受力表面的等分方法,從而將彈體受力表面離散成一系列的微元面,并給出了受力微元面的起始點的軸向、環(huán)向坐標分量的累加范圍,根據(jù)彈體的姿態(tài)和靶板水平面的幾何關(guān)系,得到了球心至球體彈性區(qū)外表面(靶板水平面)的尺度的計算方法,給出了受靶板自由表面(靶板水平面)影響的受力微元面的起始點的軸向和環(huán)向坐標分量的取值范圍,從而引入有限球體空腔膨脹理論,得到了作用在彈體受力微元面上的修正法向應(yīng)力的計算方法,將彈

5、體受力表面復雜的阻力、阻力矩積分過程轉(zhuǎn)化為受力微元面的阻力、阻力矩的累加求和,并結(jié)合以時間為增量的平面運動差分方程,建立了適用于工程計算的、彈體(半球頭彈和卵形彈)斜侵徹混凝土靶的差分計算模型;開展了動能彈斜侵徹混凝土靶的試驗研究,驗證了理論模型的可靠性。
　　 ⑷對剛性彈體貫穿有限厚混凝土靶進行了研究。在任意頭形彈侵徹阻力的基礎(chǔ)上,引入有限球體空腔膨脹理論,建立了任意頭形彈修正侵徹阻力的計算方法,在修正彈道極限速度法和基于有限

6、球體空腔膨脹理論的受力面積縮減法的基礎(chǔ)上,建立了彈體垂直貫穿混凝土靶的差分計算模型;根據(jù)彈體的姿態(tài)和靶板兩自由表面(靶板水平面和背表面)的幾何關(guān)系,給出了球心至球體彈性區(qū)外表面(靶板兩自由表面)的尺度的計算方法,從而引入有限球體空腔膨脹理論,得到了作用在彈體受力微元面上的修正法向應(yīng)力的計算方法,以彈體垂直貫穿靶板的受力面積縮減法為基礎(chǔ),給出了其斜貫穿靶板時的受力面積縮減法,并結(jié)合彈體斜侵徹過程的差分計算模型,建立了剛性彈體(半球頭彈和卵