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刚性弹侵彻/贯穿混凝土靶体的工程实用化计算模型

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爆炸与冲击 2023年第8期43卷 65-78页

作者：洪智捷杨耀宗孔祥振方秦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

准确计算钻地弹对混凝土材料的侵彻深度和临界贯穿厚度是防护工程领域重点关注的问题。现有侵彻深度计算公式对于大口径钻地弹的预测精度较差,且临界贯穿厚度的计算方法缺乏理论依据。针对上述问题,基于145组刚性卵弹侵彻混凝土试验数据... 详细信息

准确计算钻地弹对混凝土材料的侵彻深度和临界贯穿厚度是防护工程领域重点关注的问题。现有侵彻深度计算公式对于大口径钻地弹的预测精度较差,且临界贯穿厚度的计算方法缺乏理论依据。针对上述问题,基于145组刚性卵弹侵彻混凝土试验数据和32组贯穿混凝土试验数据,对刚性卵弹侵彻和贯穿混凝土靶体的实用化计算模型进行了研究。首先基于对刚性弹侵彻混凝土靶体的阻力分析,提出线性上升-恒定的两阶段阻力模型,建立了考虑尺寸效应影响的侵彻深度实用化计算模型,通过与15组大口径、大长径比的侵彻试验数据及ACE和NDRC公式的对比分析,验证了提出公式的可靠性和优越性;然后基于后坑由拉伸破坏引起的基本假定,给出了临界贯穿厚度、弹道极限和残余速度的计算模型;最后通过与现有的贯穿试验数据对比分析,验证了计算模型的正确性。

关键词：刚性弹混凝土靶侵彻贯穿

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关于弹体冲击和贯穿混凝土的三维数值模拟

爆炸与冲击 2006年第1期26卷 1-6页

作者：宋顺成才鸿年王富耻西南交通大学四川成都610031 北京理工大学北京100081

利用FEM和SPH算法相结合给出弹体冲击和贯穿混凝土的三维数值模拟。将弹体划分为四面体有限元网格,混凝土划分为光滑粒子。为形成单元方便,将弹体划分成三个独立的模块并且这三个独立的模块具有拼凑功能。给出光滑粒子-有限元界面的滑... 详细信息

利用FEM和SPH算法相结合给出弹体冲击和贯穿混凝土的三维数值模拟。将弹体划分为四面体有限元网格,混凝土划分为光滑粒子。为形成单元方便,将弹体划分成三个独立的模块并且这三个独立的模块具有拼凑功能。给出光滑粒子-有限元界面的滑移面算法。为了提高计算效率,在程序的前处理中预设界面的从属点和每个光滑粒子的关联点。计算结果与实验结果对比表明,FEM和SPH算法相结合及编制的程序能有效模拟弹体对混凝土的三维冲击和贯穿过程。同时给出在垂直冲击中二维计算与三维计算的差别。

关键词：爆炸力学冲击 SPH算法混凝土贯穿有限元

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低速弹体贯穿钢筋混凝土多层靶的破坏特性

兵工学报 2018年第4期39卷 698-706页

作者：戴湘晖段建周刚初哲王可慧古仁红李明杨慧沈子楷西北核技术研究所强动载与效应实验室陕西西安710024

为获取大尺寸弹体对4层钢筋混凝土薄靶的贯穿破坏特性,开展了实验与仿真研究。以300 mm口径平衡炮作为发射平台,驱动280 kg截卵形弹体以337 m/s低速正贯穿4层抗压强度为41.8 MPa的钢筋混凝土薄靶,发现靶板破坏区域由锥形前坑区和后坑区... 详细信息

为获取大尺寸弹体对4层钢筋混凝土薄靶的贯穿破坏特性,开展了实验与仿真研究。以300 mm口径平衡炮作为发射平台,驱动280 kg截卵形弹体以337 m/s低速正贯穿4层抗压强度为41.8 MPa的钢筋混凝土薄靶,发现靶板破坏区域由锥形前坑区和后坑区组成。在此基础上建立了弹体正贯穿钢筋混凝土薄靶的破坏模型,并对破坏特性相关因素进行了分析。建立了有限元数值仿真模型,采用有限元分析软件LS-DYNA对整个贯穿过程进行了计算。将数值仿真结果与实验结果进行了对比,结果表明:速度及动能消耗最大误差分别为0.82%和6.21%,一致性较好;建立的数值仿真模型可用于弹体对多层靶侵彻能力的预估。

关键词：弹体贯穿钢筋混凝土多层靶

刚性弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板的理论模型

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兵工学报 2023年第8期44卷 2381-2390页

作者：刘泓甫黄风雷白志玲段卓平北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

为对弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板弹道和弹体姿态进行快速预估,在开坑阶段基于弹体表面应力分布确定弹体载荷,将攻角作用最明显的开坑阶段细分为弹头进入阶段和完全进入后的剩余开坑阶段,同时考虑斜侵彻时自由表面效应及弹靶接触区... 详细信息

为对弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板弹道和弹体姿态进行快速预估,在开坑阶段基于弹体表面应力分布确定弹体载荷,将攻角作用最明显的开坑阶段细分为弹头进入阶段和完全进入后的剩余开坑阶段,同时考虑斜侵彻时自由表面效应及弹靶接触区域变化对弹体受力的影响,建立弹体带攻角斜侵彻混凝土靶的开坑模型。结合弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的姿态偏转理论模型中隧道和剪切冲塞阶段模型,构建刚性弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板理论模型,出靶余速与偏转角计算结果与实验吻合较好。模型对给定工况的计算结果表明,在一定倾角条件下,正攻角会加剧弹体的偏转并降低弹体的侵彻能力,负攻角会抑制弹体的偏转且适当的负攻角可提高弹体的侵彻能力。

关键词：刚性弹攻角斜侵彻贯穿混凝土靶

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钢筋混凝土靶的侵彻与贯穿研究进展

兵工学报 2018年第1期39卷 182-208页

作者：武海军张爽黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

钢筋混凝土靶的侵彻与贯穿研究可为钻地武器有效发挥毁伤作用以及钢筋混凝土结构有效承担防护功能提供必要支撑。从实验研究、经验和半经验公式、理论建模以及数值模拟等方面系统地综述该领域的国内外研究进展;总结素混凝土与钢筋混凝... 详细信息

钢筋混凝土靶的侵彻与贯穿研究可为钻地武器有效发挥毁伤作用以及钢筋混凝土结构有效承担防护功能提供必要支撑。从实验研究、经验和半经验公式、理论建模以及数值模拟等方面系统地综述该领域的国内外研究进展;总结素混凝土与钢筋混凝土靶对比侵彻实验和钢筋混凝土靶非正侵彻实验中典型的实验现象,整理用于计算钢筋混凝土靶侵彻深度、贯穿剩余速度等参量的经验和半经验公式,归纳空腔膨胀、等效分层、考虑钢筋直接碰撞作用等主要的钢筋混凝土靶侵彻与贯穿理论研究成果,梳理不同数值算法、建模方式、材料模型等条件下有代表性的钢筋混凝土靶侵彻与贯穿数值模拟工作,评述研究现状,并重点对实验和理论模型等部分进行讨论与分析,对研究发展方向进行力所能及的展望。

关键词：钢筋混凝土侵彻贯穿实验研究经验公式侵彻阻力模型数值模拟

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弹体在岩石中侵彻与贯穿计算原理

岩石力学与工程学报 2003年第11期22卷 1811-1816页

作者：王明洋戎晓力钱七虎葛涛解放军理工大学工程兵工程学院南京210007

根据岩石抗侵彻过程中变形和破坏状态,提出了岩石的变形与破坏模型。利用波阵面上的动量守恒关系和弹体表面的运动规律,得到了有别于国内外的作用在弹体表面的应力表达式。通过破碎区与径向裂缝区的能量传输关系,得到了侵彻与贯穿问题... 详细信息

根据岩石抗侵彻过程中变形和破坏状态,提出了岩石的变形与破坏模型。利用波阵面上的动量守恒关系和弹体表面的运动规律,得到了有别于国内外的作用在弹体表面的应力表达式。通过破碎区与径向裂缝区的能量传输关系,得到了侵彻与贯穿问题中的比例换算关系,从而推出了具有工程尺度的侵彻计算公式和具有物理基础的贯穿过程。通过与国内外现有的经验公式计算结果对比分析,验证了本公式的可靠性。

关键词：防护工程应力强度弹体侵彻贯穿岩石变形能量传输

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钢纤维混凝土抗侵彻与贯穿特性的实验研究

爆炸与冲击 2008年第2期28卷 178-185页

作者：纪冲龙源万文乾邵鲁中解放军理工大学工程兵工程学院

为考察素混凝土及钢纤维混凝土(钢纤维为平直型与端钩型,体积分数0.01～0.05)抗侵彻贯穿特性,采用12.7mm弹道炮-测速靶系统开展了初速297～848m/s的弹道冲击实验,获得了弹丸着靶速度及对应的最大侵彻深度、弹坑直径、靶体(板)破坏形态... 详细信息

为考察素混凝土及钢纤维混凝土(钢纤维为平直型与端钩型,体积分数0.01～0.05)抗侵彻贯穿特性,采用12.7mm弹道炮-测速靶系统开展了初速297～848m/s的弹道冲击实验,获得了弹丸着靶速度及对应的最大侵彻深度、弹坑直径、靶体(板)破坏形态等实验参数,并利用高速摄影系统记录了靶体(板)的动态破坏过程。实验结果的对比表明,靶板的抗侵彻贯穿性能和破坏模式与钢纤维类型及含量密切相关。当钢纤维体积分数为0.05时,端钩型钢纤维混凝土的侵彻深度与相同强度等级素混凝土相比降低约52%,且贯穿破坏后靶板碎片的数量及飞散角度大幅降低,显示了高含量异型钢纤维混凝土在抗侵彻贯穿方面的适用性。

关键词：爆炸力学抗侵彻弹道实验钢纤维混凝土贯穿异型钢纤维

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可变形弹丸贯穿铝合金靶的数值模拟

高压物理学报 2008年第2期22卷 153-159页

作者：何涛文鹤鸣中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计国家重点实验室安徽合肥230027

采用显式动态有限元商业软件ABAQUS/Explicit对可变形卵形弹丸正贯穿和斜贯穿有限厚度铝合金靶的过程进行了有限元数值模拟。根据空穴膨胀理论,将靶体对侵彻的影响用一个作用在弹体表面的力函数代替,同时考虑了有限厚度靶自由表面的影响... 详细信息

采用显式动态有限元商业软件ABAQUS/Explicit对可变形卵形弹丸正贯穿和斜贯穿有限厚度铝合金靶的过程进行了有限元数值模拟。根据空穴膨胀理论,将靶体对侵彻的影响用一个作用在弹体表面的力函数代替,同时考虑了有限厚度靶自由表面的影响,并对空穴膨胀得到的力函数进行了修正。这样在进行数值模拟时就无需对靶体划分网格,也避免了复杂的接触问题,从而使模拟大为简化。最后,用VAR4340钢弹贯穿6061-T651铝合金靶板得到的数值模拟结果与实验结果进行了比较,二者基本吻合。

关键词：自由表面效应贯穿铝合捡靶空穴膨胀理论数值模拟

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中等厚度金属靶板的三阶段贯穿模型

兵工学报 2007年第9期28卷 1046-1052页

作者：蒋志刚曾首义周建平国防科技大学湖南长沙410072

研究了刚性尖头弹侵彻贯穿中等厚度金属靶板问题。考虑靶板背表面开裂的影响,在有限厚度金属靶板两阶段侵彻模型的基础上,引入开裂侵彻深度概念,提出一个三阶段侵彻贯穿模型。基于不可压缩弹塑性材料有限球形空腔膨胀理论和等效拉伸应... 详细信息

研究了刚性尖头弹侵彻贯穿中等厚度金属靶板问题。考虑靶板背表面开裂的影响,在有限厚度金属靶板两阶段侵彻模型的基础上,引入开裂侵彻深度概念,提出一个三阶段侵彻贯穿模型。基于不可压缩弹塑性材料有限球形空腔膨胀理论和等效拉伸应变断裂准则,得到弹头表面径向压力、开裂侵彻深度的解析解和弹头侵彻阻力的数值解,由Runge-Kutta法求解弹体运动微分方程,得到极限速度、剩余速度的数值解。与小截锥刚性锥头弹侵彻铝合金靶板弹道试验数据比较,本文模型计算结果与试验吻合很好。计算表明,弹头长度和靶板厚度对侵彻阻力的影响十分明显。

关键词：固体力学侵彻贯穿工程模型空腔膨胀有限厚度金属靶板