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动能侵彻弹体的质量侵蚀模型分析

力学学报 2009年第5期41卷 739-747页

作者：陈小伟杨世全何丽灵中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900 中国科学技术大学近代力学系合肥230027

通过对高速侵彻弹体的质量侵蚀实验现象进行分析,建立了质量侵蚀的工程理论模型,可对动能侵彻弹体头部侵蚀后的头形和质量侵蚀进行预期.讨论弹体质量侵蚀的主要影响因素,认为弹体动能(或质量和速度)以及混凝土骨料硬度对弹体的质量侵蚀... 详细信息

通过对高速侵彻弹体的质量侵蚀实验现象进行分析,建立了质量侵蚀的工程理论模型,可对动能侵彻弹体头部侵蚀后的头形和质量侵蚀进行预期.讨论弹体质量侵蚀的主要影响因素,认为弹体动能(或质量和速度)以及混凝土骨料硬度对弹体的质量侵蚀有显著影响,给出了更一般化的弹体质量侵蚀与撞击函数Ⅰ的关系.通过图形分析明确弹体的质量侵蚀主要发生于头部,并且侵蚀后的弹头仍接近尖卵形,可以通过头形变化预期弹体的质量损失.

关键词：质量侵蚀动能侵彻弹侵彻工程模型

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先进钻地弹高速侵彻实验中质量磨蚀金相分析

爆炸与冲击 2012年第5期32卷 515-522页

作者：何丽灵陈小伟范瑛中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

开展2组先进钻地缩比弹高速侵彻混凝土实验,侵彻速度在1 130～1 650m/s之间。针对弹体结构特点,金相分析了侵彻后剩余弹体,发现弹体与靶接触的表面(包括弹头和壳体段)均存在明显热影响区(Heat affected zone,HAZ),而与靶脱离接触部分未... 详细信息

开展2组先进钻地缩比弹高速侵彻混凝土实验,侵彻速度在1 130～1 650m/s之间。针对弹体结构特点,金相分析了侵彻后剩余弹体,发现弹体与靶接触的表面(包括弹头和壳体段)均存在明显热影响区(Heat affected zone,HAZ),而与靶脱离接触部分未发现明显热影响区,因而弹靶相互作用是热影响区产生的主要原因。在弹尖部位存在少量绝热剪切带(Adiabatic shearing band,ASB),其对弹体质量损失有一定贡献,但在实验撞击速度范围内其影响有限。ASB可能引起弹尖非对称磨蚀,进而降低弹体侵彻性能。

关键词：爆炸力学高速侵彻先进钻地缩比弹热影响区绝热剪切带金相分析

高速深侵彻概念弹质量损失及头形钝化的表征模型

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武汉理工大学学报 2013年第10期35卷 110-114,119页

作者：何丽灵陈小伟中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900

基于课题组前期开展的高速深侵彻概念弹试验,发现弹体的总质量损失、壳体和头部的质量损失均与初始动能成正比,比例系数由试验结果拟合得到;而侵彻后弹头形状仍可近似为尖卵形,仅弹头轮廓母线的曲率半径和弹径之比(即CRH值)减小。基于... 详细信息

基于课题组前期开展的高速深侵彻概念弹试验,发现弹体的总质量损失、壳体和头部的质量损失均与初始动能成正比,比例系数由试验结果拟合得到;而侵彻后弹头形状仍可近似为尖卵形,仅弹头轮廓母线的曲率半径和弹径之比(即CRH值)减小。基于以上结论,建立了高速深侵彻概念弹质量损失和头形钝化的表征模型,模型预测结果与试验结果吻合良好。

关键词：高速深侵彻概念弹质量损失头形钝化表征模型尖卵形

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弹体形状演化模拟的应用

固体力学学报 2010年第S1期31卷 103-108页

作者：何丽灵陈小伟中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900 中国科学技术大学近代力学系合肥230027

侵彻过程中,弹头形状变化对其侵彻能力影响较大.基于能量守恒,结合经验公式,作者提出了弹头形状演化的迭代计算模型,不依赖于假设的钝化规律,实现弹头形状演化的直接模拟.在此计算模型基础上,合理设计弹体熔化热分布,可提高弹体侵彻能力... 详细信息

侵彻过程中,弹头形状变化对其侵彻能力影响较大.基于能量守恒,结合经验公式,作者提出了弹头形状演化的迭代计算模型,不依赖于假设的钝化规律,实现弹头形状演化的直接模拟.在此计算模型基础上,合理设计弹体熔化热分布,可提高弹体侵彻能力;应用迭代算法于锥形弹,发现锥角越大,弹头钝化趋势越弱.初始弹头形状因子不能表征弹头可能经历何种演化历程.

关键词：高速侵彻质量损失弹头演化弹材熔化热锥形弹

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侵彻混凝土弹体磨蚀的若干研究进展

兵工学报 2010年第7期31卷 950-966页

作者：何丽灵陈小伟夏源明中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230027 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900

在侵彻混凝土和岩石加固与防护的深埋目标的过程中,弹体需保证尽可能小的变形以保持结构完整性,其理论模型常假设为刚性体;而真实弹体随侵彻速度增加,质量损失和局部侵蚀(简称磨蚀)造成的损失不断加剧,故不再能看作刚性体。弹体磨蚀过... 详细信息

在侵彻混凝土和岩石加固与防护的深埋目标的过程中,弹体需保证尽可能小的变形以保持结构完整性,其理论模型常假设为刚性体;而真实弹体随侵彻速度增加,质量损失和局部侵蚀(简称磨蚀)造成的损失不断加剧,故不再能看作刚性体。弹体磨蚀过程会显著影响弹体侵彻性能,导致弹体破坏或失效,故磨蚀研究十分必要。从实验研究、经验及理论模型分析和数值模拟角度,总结了弹体侵彻粘结基靶体(混凝土或岩石)时,磨蚀的相关研究成果,并提出了对未来研究方向的建议。

关键词：爆炸力学质量损失高速侵彻粘结基靶磨损局部侵蚀摩擦熔化

弹体正侵彻钢筋混凝土靶的试验及数值模拟研究

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爆炸与冲击 2020年第2期40卷 23-33页

作者：邓勇军陈小伟钟卫洲何丽灵西南科技大学工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010 西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100087 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

开展了直径156 mm的大尺寸弹体正侵彻钢筋混凝土靶试验,通过预埋压力传感器获得了侵彻过程中不同位置处混凝土的压力值;结合数值模拟,分析了混凝土的损伤分区及不同位置的钢筋应力状态。结果表明:处于弹道附近的混凝土压力最大,峰值脉... 详细信息

开展了直径156 mm的大尺寸弹体正侵彻钢筋混凝土靶试验,通过预埋压力传感器获得了侵彻过程中不同位置处混凝土的压力值;结合数值模拟,分析了混凝土的损伤分区及不同位置的钢筋应力状态。结果表明:处于弹道附近的混凝土压力最大,峰值脉冲明显;随着距离的增加,峰值减小且脉宽增大,应力脉冲的形状由尖峰演变为相对平坦的波形。粉碎区内的钢筋达到其屈服强度,破裂区钢筋处于弹性状态,弹性区和未扰动区钢筋应力基本可以忽略。

关键词：钢筋混凝土侵彻试验数值模拟压力分布钢筋应力

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球形颗粒遮弹层对高速侵彻弹体的作用机理

爆炸与冲击 2020年第10期40卷 71-83页

作者：郭虎何丽灵陈小伟陈刚李继承中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621999 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

在钻地弹威慑之下,重要目标工事外覆盖遮弹层是常见加固和防护手段。硬质球形颗粒(以下简称颗粒)是常见的遮弹层组成结构。本文中将研究高速侵彻弹体与颗粒作用机理,分析遮弹效率的控制因素。首先,基于动态空腔膨胀理论,计及靶的自由面... 详细信息

在钻地弹威慑之下,重要目标工事外覆盖遮弹层是常见加固和防护手段。硬质球形颗粒(以下简称颗粒)是常见的遮弹层组成结构。本文中将研究高速侵彻弹体与颗粒作用机理,分析遮弹效率的控制因素。首先,基于动态空腔膨胀理论,计及靶的自由面效应和颗粒强度差异,建立了靶对弹体侵彻阻力的表征模型。然后,采用弹靶分离计算方法,模拟并分析了斜侵彻含球形颗粒有限大高强混凝土时弹体的运动与变形,研究颗粒的强度、位置及尺寸对来袭弹侵彻行为的影响规律。结果表明,颗粒的遮弹作用主要取决于与其作用时弹体的姿态,其随颗粒位置变化无明显规律;颗粒强度越高,遮弹效果越好;颗粒半径从1倍到10倍弹径变化时,颗粒对弹体的作用机理从弹道偏转为主转变为弹道偏转与侵彻阻力增加两者耦合。因此,为达到良好的遮弹效果,单层球形颗粒密排遮弹层的颗粒半径建议在5倍弹体直径之上;若采用较小颗粒制作遮弹层,建议采用多层错排方式,且遮弹层厚度须在10倍弹径之上。

关键词：遮弹层硬质球形颗粒高速侵彻不对称阻力结构变形

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结构变形对深侵彻弹体偏转的影响

爆炸与冲击 2023年第9期43卷 74-88页

作者：何丽灵郭虎陈小伟颜怡霞李继承陈刚中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621999 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

钻地弹是打击地下工事的利器,弹道偏转是降低钻地弹侵彻效率的重要原因之一,弹道偏转的本质原因是弹体偏转,亟需快速且精确地预测多侵彻姿态下弹体的侵深与偏转角度。基于微分面力法,将计及有限大靶所有自由面影响的靶体响应力函数加载... 详细信息

钻地弹是打击地下工事的利器,弹道偏转是降低钻地弹侵彻效率的重要原因之一,弹道偏转的本质原因是弹体偏转,亟需快速且精确地预测多侵彻姿态下弹体的侵深与偏转角度。基于微分面力法,将计及有限大靶所有自由面影响的靶体响应力函数加载在弹体表面,快速模拟了弹体的运动和变形。靶体响应力函数和数值计算模型通过了试验校核。利用刚性弹与可变形弹的运动和变形的对比,剥离并分析了结构变形对弹体偏转的影响。分析显示,结构变形是可变形弹偏转的驱动源之一,其可改变弹体外力矩,并影响弹体瞬时偏转速度。相同条件下,可变形弹偏转角度大于刚性弹。随着弹体长径比减小、着靶速度降低及侵彻斜角增大,刚性弹偏转角度增大;而随着弹体长径比增大、侵彻斜角增大及弹体壁厚减小,可变形弹偏转角度增大。着靶速度对可变形弹偏转角度的影响不单调。当着靶速度不高于800 m/s、侵彻斜角不小于20°时,着靶速度越高、侵彻斜角越大、弹体长径比越大、壁厚越小,则结构变形对弹体偏转的贡献越大。为此,建议选择可变形弹分析非理想侵彻弹体的运动和变形,以提高分析精度与合理性。

关键词：弹体偏转结构变形刚体转动自由面效应

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构型弹体跌落冲击载荷及结构响应特性

爆炸与冲击 2023年第3期43卷 61-82页

作者：张斌李继承陈建良杨璞何丽灵陈刚中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621999

为深入认识跌落冲击条件下构型弹体内部的载荷传递规律及结构响应特征,促进战斗部装药安定性评估和结构设计,结合数值模拟和应力波分析手段,研究了构型弹体在跌落过程中的冲击响应特征,主要关注内部药柱的变形和损伤特性,并讨论跌落姿... 详细信息

为深入认识跌落冲击条件下构型弹体内部的载荷传递规律及结构响应特征,促进战斗部装药安定性评估和结构设计,结合数值模拟和应力波分析手段,研究了构型弹体在跌落过程中的冲击响应特征,主要关注内部药柱的变形和损伤特性,并讨论跌落姿态、装药构型和跌落高度等因素的影响。结果表明,在跌落冲击条件下,构型弹体装药的变形并非由药柱同壳体的直接撞击作用主控,而主要受到弹体内部应力波传播的影响。装药结构最大变形和损伤区域并不位于药柱外侧同壳体相接触的位置,而位于内部区域。冲击应力波在壳体和药柱之间的透射特征、在壳体和装药内部的反射和叠加特性等决定了药柱的主要变形区域及其变形程度。跌落姿态对药柱的响应特征和变形形貌具有重要影响,导致装药安定性风险从高到低排序的跌落姿态依次为尾部向下垂直跌落、水平跌落、头部向下垂直跌落和倾斜跌落。药柱构型也具有重要作用,其中药柱分段界面容易使得药柱变形程度增大,但对装药过载以及变形分布特征的影响相对较小;隔板结构则容易增大装药过载,同时导致药柱的局域变形位置和变形程度均发生改变。跌落高度对药柱变形区域分布特征的影响较小,对载荷幅值、变形程度和分布范围大小等则具有重要作用,随跌落高度增加,药柱的变形和过载逐渐增大。基于数值模拟结合应力波传播来阐释复杂构型弹体结构响应特征的研究手段,较好地搭建了基本理论与实际工程应用之间的分析桥梁。

关键词：构型弹体跌落冲击装药载荷特征结构响应

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