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考虑靶体自由表面和开裂区影响的可变形弹体斜侵彻脆性材料的终点弹道分析

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兵工学报 2014年第6期35卷 814-821页

作者：孔祥振方秦吴昊解放军理工大学国防工程学院江苏南京210007

将靶体视为不可压缩Mohr-Coulomb材料,假定空腔膨胀产生塑性-开裂-弹性响应分区,构造了自由表面效应的衰减函数,并将衰减函数乘以脆性材料的半经验阻力函数,得到了用于斜侵彻的脆性材料半经验阻力函数。基于文献[2]的弹靶分离方法,将靶... 详细信息

将靶体视为不可压缩Mohr-Coulomb材料,假定空腔膨胀产生塑性-开裂-弹性响应分区,构造了自由表面效应的衰减函数,并将衰减函数乘以脆性材料的半经验阻力函数,得到了用于斜侵彻的脆性材料半经验阻力函数。基于文献[2]的弹靶分离方法,将靶体对弹体的作用用阻力函数代替,避免了靶体网格划分和复杂的接触算法,提高了计算效率。在此基础上,对4340(RC44.5)高强钢斜侵彻石灰岩靶体进行了数值模拟,并通过与实验测得弹体最终形态和弹尖最终位置对比,验证了本文提出方法的正确性和优越性。

关键词：兵器科学与技术斜侵彻自由表面效应有限球形空腔膨胀理论数值模拟

基于GM(1,1)的应力损伤轻骨料混凝土抗冻性评估

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工程科学与技术 2021年第4期53卷 184-190页

作者：高矗孔祥振申向东陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 内蒙古财经大学财政税务学院内蒙古呼和浩特010070 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

为在特定灾变程度下,对轻骨料混凝土抗冻融性能进行精确定量描述及预测,通过反复加载对轻骨料混凝土预加初始应力损伤来模拟灾变,以相对动弹性模量为评价指标,研究初始损伤度分别为0、0.05、0.12、0.19、0.27的轻骨料混凝土抗冻融性能;... 详细信息

为在特定灾变程度下,对轻骨料混凝土抗冻融性能进行精确定量描述及预测,通过反复加载对轻骨料混凝土预加初始应力损伤来模拟灾变,以相对动弹性模量为评价指标,研究初始损伤度分别为0、0.05、0.12、0.19、0.27的轻骨料混凝土抗冻融性能;将灰色系统理论引入混凝土抗冻耐久性研究中,利用相对动弹性模量实测数据建立基于GM(1,1)的应力损伤轻骨料混凝土抗冻融性能预测模型,与修正的Loland混凝土损伤模型对比并进行精度分析;借助建立的GM(1,1)预测模型定量研究初始应力损伤对轻骨料混凝土抗冻耐久性的影响并预测其抗冻耐久寿命。结果表明:初始应力损伤会加速轻骨料混凝土抗冻融性能劣化,且初始损伤度越大劣化速率越快;各初始损伤度下GM(1,1)模型的平均相对误差均小于4.5%,GM(1,1)模型的预测精度整体上优于修正Loland模型;轻骨料混凝土自身具有良好的抗冻融性能,在内蒙古中西部地区抗冻耐久寿命可达45 a,当初始损伤度为0.05、0.12、0.19、0.27时,抗冻耐久寿命分别缩短至30、25、17.5、10 a。基于GM(1,1)的应力损伤轻骨料混凝土抗冻融性能预测模型可实现对灾变后轻骨料混凝土全寿命周期内抗冻融性能较为精确的定量评估,为指导北方寒旱区轻骨料混凝土工程实践提供理论依据。

关键词：应力损伤轻骨料混凝土抗冻性灰色系统理论 GM(1,1)

基于SPH方法对强动载下混凝土结构损伤破坏的数值模拟研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2020年第2期50卷 21-29页

作者：孔祥振方秦陆军工程大学国防工程学院

混凝土结构在冲击爆炸等强动载作用下常常发生开坑和震塌等典型的损伤破坏现象,对损伤破坏的精细化数值模拟依赖于准确的材料模型和合适的数值算法,是当前研究的热点问题.本文首先探讨了基于有限元方法和常用单元删除算法模拟混凝土损... 详细信息

混凝土结构在冲击爆炸等强动载作用下常常发生开坑和震塌等典型的损伤破坏现象,对损伤破坏的精细化数值模拟依赖于准确的材料模型和合适的数值算法,是当前研究的热点问题.本文首先探讨了基于有限元方法和常用单元删除算法模拟混凝土损伤破坏的内在缺陷和不足,然后基于光滑粒子流体动力学方法(SPH)与作者近期提出的混凝土动态损伤材料模型(Kong-Fang模型)相结合,对强动载下混凝土结构损伤破坏进行数值模拟,得到了实验的较好验证.SPH方法结合Kong-Fang材料模型不需要引入常用单元删除算法中的经验参数,提供了具有较好应用前景的混凝土结构动态损伤破坏的数值模拟方法.

关键词：侵彻爆炸损伤破坏混凝土材料模型无网格方法

爆炸荷载下泡沫混凝土分配层最小厚度的计算方法

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爆炸与冲击 2023年第11期43卷 119-133页

作者：杨亚孔祥振方秦高矗陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007

为了研究爆炸荷载下泡沫混凝土分配层的设计厚度,采用LS-DYNA软件建立了一维爆炸波在泡沫混凝土杆中传播衰减的数值模型并经过了实验验证,分析了半无限长和有限长泡沫混凝土杆中爆炸波的传播衰减规律及荷载增强效应产生机理。数值模拟... 详细信息

为了研究爆炸荷载下泡沫混凝土分配层的设计厚度,采用LS-DYNA软件建立了一维爆炸波在泡沫混凝土杆中传播衰减的数值模型并经过了实验验证,分析了半无限长和有限长泡沫混凝土杆中爆炸波的传播衰减规律及荷载增强效应产生机理。数值模拟结果表明:三角形爆炸荷载经过足够长的泡沫混凝土杆会衰减为幅值与其平台应力相当的梯形荷载,而当泡沫混凝土杆长度较小时,固定端在更强的反射波作用下将产生荷载增强效应。基于泡沫混凝土杆中的压实情况,将杆分为5个区域,即密实区1、平台区1、弹性区、平台区2和密实区2,其中弹性区的范围随着杆长减小而逐渐缩短;为避免荷载增强效应产生且最大程度降低作用于主体结构上的荷载,定义了平台区1、弹性区和平台区2范围为零时对应的杆长为泡沫混凝土分配层的最小厚度。对爆炸荷载和泡沫混凝土密度的参数敏感性分析表明,最小厚度随爆炸荷载峰值的增大和作用时间的延长而增大,而同一爆炸荷载下低密度泡沫混凝土的最小厚度大于高密度泡沫混凝土的最小厚度。基于数值模拟结果,进一步提出了最小厚度的计算公式。

关键词：泡沫混凝土分配层一维爆炸波最小厚度

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大众传媒:人民监督的耳目和喉舌

理论与改革 2000年第1期 63-64页

作者：孔祥振中共中央党校政法部 100091

长杆弹超高速侵彻半无限靶理论模型的对比分析与讨论

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振动与冲击 2017年第20期36卷 37-43,58页

作者：孔祥振方秦吴昊龚自明解放军理工大学国防工程学院爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

分别基于六组典型长杆弹超高速侵彻金属靶体以及三组长杆弹侵蚀侵彻混凝土靶体的实验数据,对经典一维AT模型及其五个改进模型对弹体侵彻深度的预测能力进行了评估,并讨论了靶体等效强度(Rt)变化以及弹体的轴线速度变化。计算结果表明,... 详细信息

分别基于六组典型长杆弹超高速侵彻金属靶体以及三组长杆弹侵蚀侵彻混凝土靶体的实验数据,对经典一维AT模型及其五个改进模型对弹体侵彻深度的预测能力进行了评估,并讨论了靶体等效强度(Rt)变化以及弹体的轴线速度变化。计算结果表明,对于长杆弹高速侵彻金属靶体的分析计算,应首选AW模型,其次为LW模型。而对于混凝土靶体,已有有限的实验数据表明,上述六个模型对于长杆弹侵蚀侵彻混凝土靶体侵彻深度预测均不适用,其主要原因在于Rt不能反映超高速侵彻下混凝土靶体的响应。最后基于分析结果,给出了长杆弹侵蚀侵彻混凝土靶体进一步的研究方向。

关键词：高速侵彻理论模型侵彻深度混凝土

数值模拟中混凝土类材料应变率效应曲线的惯性效应修正

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工程力学 2018年第12期35卷 46-53页

作者：李潇方秦孔祥振吴昊陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室南京210007

数值模拟是研究混凝土类材料在动载下响应的有效方法,准确输入材料真实的应变率效应曲线对预测结构在动载下的响应有重要作用。收集了1990年以来针对混凝土类材料的动态抗压实验数据,并将惯性效应对材料动态强度的影响进行剥离,得到真... 详细信息

数值模拟是研究混凝土类材料在动载下响应的有效方法,准确输入材料真实的应变率效应曲线对预测结构在动载下的响应有重要作用。收集了1990年以来针对混凝土类材料的动态抗压实验数据,并将惯性效应对材料动态强度的影响进行剥离,得到真实的材料应变率效应引起的抗压动态强度放大因子(DIF?(5))与应变率对数的关系曲线。分析数据发现:实验得到的抗压动态强度放大因子(DIFs)和惯性效应引起的抗压动态强度放大因子(DIFi)都随试件尺寸的增大而增大;随着材料准静态强度增大,混凝土类材料DIFi随应变率增长的增长幅度减小。对比拟合曲线与其他曲线可知,在高应变率下,新的应变率效应拟合曲线比已有半经验公式能更好地反映实验数据的DIF?(5);模拟时分别输入新的应变率效应曲线和CEB推荐公式,将输出结果与DIFs对比,验证了新的应变率效应曲线的优越性。

关键词：混凝土类材料应变率效应惯性效应数值模拟 SHPB实验

砂浆材料SHPB实验及惯性效应的数值模拟研究

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工程力学 2018年第7期35卷 187-193页

作者：李潇方秦孔祥振吴昊陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 白城兵器试验中心吉林白城137000

进行了砂浆材料在不同应变率下的SHPB实验,拟合实验数据得到了动态强度放大因子DIF随应变率变化的关系曲线。基于实验测得应变率时程曲线,采用简化有限元模型,对实验进行了数值模拟。该文探讨了动态压缩实验中惯性效应产生的原因,并基... 详细信息

进行了砂浆材料在不同应变率下的SHPB实验,拟合实验数据得到了动态强度放大因子DIF随应变率变化的关系曲线。基于实验测得应变率时程曲线,采用简化有限元模型,对实验进行了数值模拟。该文探讨了动态压缩实验中惯性效应产生的原因,并基于数值模拟对本实验中惯性效应对材料动态强度的影响进行了剥离,得到了砂浆材料动态强度放大因子随应变率变化的固有特性曲线,并将该固有特性曲线作为数值模拟中应变率效应的输入,计算结果与实验得到的应力-应变曲线吻合较好。进一步通过比较输入CEB推荐曲线和已有半经验公式的模拟结果,验证了所提出砂浆材料动态强度放大因子固有特性曲线的优越性。

关键词： SHPB实验应变率效应惯性效应数值模拟简化模型

弹体超高速侵彻石灰岩靶体地冲击的数值模拟研究

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爆炸与冲击 2022年第1期42卷 71-83页

作者：张山豹孔祥振方秦洪建陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 东南大学爆炸安全防护教育部工程研究中心江苏南京211189

为探究超高速动能武器的对地破坏效应及其影响因素,采用数值模拟方法对弹体超高速侵彻的地冲击规律进行了研究。首先,基于石灰岩静动态力学性能实验数据对材料模型参数进行了标定,并对已有弹体大范围着速侵彻石灰岩靶体进行了模拟,验证... 详细信息

为探究超高速动能武器的对地破坏效应及其影响因素,采用数值模拟方法对弹体超高速侵彻的地冲击规律进行了研究。首先,基于石灰岩静动态力学性能实验数据对材料模型参数进行了标定,并对已有弹体大范围着速侵彻石灰岩靶体进行了模拟,验证了所采用材料模型和数值模拟方法的合理性。随后,开展了钨合金长杆弹超高速侵彻石灰岩靶体的数值模拟,细致分析了地冲击传播的现象和机理:弹体超高速侵彻靶体时,弹靶交界面处会产生瞬时高压,并以应力波的形式在靶体中传播,对靶体内部造成破坏,且当弹体初速度高于3.0 km/s时,地冲击显著增强。最后,进一步研究了不同弹靶参数对地冲击的影响,发现从相对深度来看,弹体参数(弹体长径比、密度)对地冲击规律影响不大;而靶体特征特别是孔隙率对地冲击传播具有较大影响。

关键词：超高速侵彻地冲击石灰岩材料模型