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高速侵彻弹体熔化质量侵蚀的数值模拟研究

中国科学：技术科学 2016年第4期46卷 387-392页

作者：马天宝王志华北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所材料强度与结构冲击山西省重点实验室太原030024

将质点映射算法嵌入自主开发的MMIC-2D欧拉型爆炸与冲击问题数值模拟程序中,并在计算程序中加入基于熔化热熔融理论的质量侵蚀模型.利用该程序对弹体高速侵彻混凝土靶板问题进行了数值模拟研究,将数值模拟结果与相关实验数据进行了对比... 详细信息

将质点映射算法嵌入自主开发的MMIC-2D欧拉型爆炸与冲击问题数值模拟程序中,并在计算程序中加入基于熔化热熔融理论的质量侵蚀模型.利用该程序对弹体高速侵彻混凝土靶板问题进行了数值模拟研究,将数值模拟结果与相关实验数据进行了对比,并对侵彻速度、弹体头部系数等影响侵彻性能和弹体质量侵蚀的相关因素进行了分析.

关键词：数值模拟质点映射算法混凝土高速侵彻质量侵蚀

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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

混凝土骨料对高速侵彻弹体质量侵蚀的影响分析

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爆炸与冲击 2019年第7期39卷 61-70页

作者：欧阳昊陈小伟中国工程物理研究院计算机应用研究所四川绵阳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

高速侵彻时,弹靶之间发生强烈的局部作用,引起弹体头部发生质量侵蚀,从而影响弹体的侵彻性能。在弹体侵彻过程中,混凝土中的骨料对弹体的质量侵蚀有显著影响。本文通过对高速侵彻混凝土弹体的质量侵蚀实验数据进行分析,进一步分析讨论... 详细信息

高速侵彻时,弹靶之间发生强烈的局部作用,引起弹体头部发生质量侵蚀,从而影响弹体的侵彻性能。在弹体侵彻过程中,混凝土中的骨料对弹体的质量侵蚀有显著影响。本文通过对高速侵彻混凝土弹体的质量侵蚀实验数据进行分析,进一步分析讨论了混凝土骨料对弹体质量侵蚀的影响。将混凝土靶体视为骨料和砂浆基质混合的二相复合材料,引入混凝土骨料的体积分数χ和骨料的剪切强度τ1代替骨料的莫氏硬度H,给出无量纲骨料修正因子β,建立了修正的弹体质量损失工程模型。模型预测结果与现有的实验数据符合得很好,更准确地表征了混凝土骨料对弹体质量损失的影响。

关键词：高速侵彻质量侵蚀混凝土骨料体积分数剪切强度

考虑摩擦因数变化的弹体高速侵彻混凝土质量侵蚀模型研究

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爆炸与冲击 2021年第8期41卷 111-121页

作者：刘均伟张先锋刘闯陈海华王季鹏熊玮南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

弹体在高速侵彻混凝土介质时,由于弹靶之间强烈的局部作用,导致弹体发生质量损失和弹头钝化。为进一步探究弹体高速侵彻混凝土靶质量侵蚀效应及其影响因素,基于热熔化机制及变摩擦因数模型,考虑弹体侵彻过程中头部形状变化,修正了弹体... 详细信息

弹体在高速侵彻混凝土介质时,由于弹靶之间强烈的局部作用,导致弹体发生质量损失和弹头钝化。为进一步探究弹体高速侵彻混凝土靶质量侵蚀效应及其影响因素,基于热熔化机制及变摩擦因数模型,考虑弹体侵彻过程中头部形状变化,修正了弹体高速侵彻混凝土质量侵蚀模型。为验证模型的可靠性,基于30 mm弹道炮平台,开展了卵形弹体高速(700~1000 m/s)侵彻典型混凝土靶体实验,获得了弹体高速侵彻质量侵蚀结果。结合理论模型对本文实验及文献实验数据进行了对比分析计算,验证了本文修正模型的可靠性。结果表明:弹体侵彻过程中,滑动摩擦项占总摩擦力的10%~40%,它对弹体侵彻过程的影响不能被忽略;考虑摩擦因数变化的质量侵蚀模型预测结果与已有实验数据吻合得较好;与本文实验数据的最大误差不超过7%,能较准确地预测不同工况下弹体的质量损失。

关键词：高速侵彻质量侵蚀头部形状摩擦因数

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基于微观分析的质量侵蚀模型研究

中国科学：技术科学 2016年第4期46卷 415-424页

作者：武海军钱飞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 装甲兵工程学院兵器工程系北京100072

采用微观分析实验研究侵彻实验后剩余弹体表面的质量侵蚀痕迹,确定和总结弹体质量侵蚀的物理机制.基于微观分析实验结果,改进Archard模型的形式,获得表征切削弹体头部材料的切削速度,考虑侵彻过程中弹靶间的摩擦生热对切削因子的影响,... 详细信息

采用微观分析实验研究侵彻实验后剩余弹体表面的质量侵蚀痕迹,确定和总结弹体质量侵蚀的物理机制.基于微观分析实验结果,改进Archard模型的形式,获得表征切削弹体头部材料的切削速度,考虑侵彻过程中弹靶间的摩擦生热对切削因子的影响,采用温度项连接摩擦与切削两种机制,采用节点回退法表征弹体头部形状的变化,建立融合摩擦与切削两种机制的质量侵蚀模型,对比数值计算结果与国内外典型的实验数据,证实该弹体质量侵蚀模型有效.

关键词：高速侵彻质量侵蚀微观分析熔化与切削

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大质量弹丸高速侵彻混凝土质量侵蚀试验研究

振动与冲击 2024年第12期43卷 148-155页

作者：董凯江坤王浩王健姜春雷史律南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

动能弹在高速侵彻混凝土目标时产生的质量侵蚀是引起侵彻效率降低的重要原因,该文开展了质量约为20 kg、直径为100 mm的高硬度弹丸以近1.0 km/s的速度侵彻C40混凝土的试验研究,对弹丸侵蚀参数和头部卵型段的变化进行了详细的描述,并对... 详细信息

动能弹在高速侵彻混凝土目标时产生的质量侵蚀是引起侵彻效率降低的重要原因,该文开展了质量约为20 kg、直径为100 mm的高硬度弹丸以近1.0 km/s的速度侵彻C40混凝土的试验研究,对弹丸侵蚀参数和头部卵型段的变化进行了详细的描述,并对大质量弹丸的侵蚀机理进行了分析,通过计算得到了热熔侵蚀和切削侵蚀的占比。结果表明:在侵彻过程中,当不同质量弹丸以相同的初速撞击同等强度混凝土时,弹丸表面压力受弹丸质量影响,当高于某临界速度时,随着弹丸质量的增加而增大;弹丸侵彻混凝土时的质量侵蚀与弹丸质量有关,弹丸质量较小时侵蚀现象更明显。切削侵蚀占比随弹丸硬度提高而降低,提高弹丸材料硬度对降低大质量弹丸的质量侵蚀效果更加明显。

关键词：高速侵彻质量侵蚀热熔侵蚀切削侵蚀硬度

动能弹高速侵彻钢筋混凝土靶时弹丸头部质量侵蚀微观机理

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兵工学报 2021年第9期42卷 1809-1818页

作者：宁建国李钊马天宝许香照北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

动能弹在高速侵彻混凝土过程中会发生明显的质量侵蚀现象,并因此严重影响其侵彻性能。为进一步研究弹体在侵彻过程中发生侵蚀现象的内在机理,开展多组弹体高速侵彻钢筋混凝土靶的侵彻实验。采取线切割技术方法,用回收的剩余弹体头部制... 详细信息

动能弹在高速侵彻混凝土过程中会发生明显的质量侵蚀现象,并因此严重影响其侵彻性能。为进一步研究弹体在侵彻过程中发生侵蚀现象的内在机理,开展多组弹体高速侵彻钢筋混凝土靶的侵彻实验。采取线切割技术方法,用回收的剩余弹体头部制备微观观测实验试样。通过金相显微镜和扫描电子显微镜对剩余弹体表面多个观测点的微观形貌进行系统观测。结果表明:剩余弹体表面存在一层明显的热影响区;弹体表面材料存在大量相互平行的长距离犁沟;在弹体尖端观测到少量微裂纹,对弹体尖端的质量损失有一定贡献但影响范围有限;弹体侵蚀现象并非单一机制造成,而是一个多机制共同作用、相互影响的复杂过程。

关键词：动能弹高速侵彻质量侵蚀钢筋混凝土微观分析

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弹体高速侵彻混凝土质量侵蚀实验研究

实验力学 2012年第1期27卷 122-127页

作者：杨建超左新建何翔金栋梁总参工程兵科研三所河南洛阳471023 南京陆军指挥学院江苏南京210045

为研究弹体高速侵彻混凝土过程中质量侵蚀规律及特性,开展了一系列实验研究,进行了不同速度(800～1500m/s)侵彻不同强度(C30～C80)混凝土试验,根据试验结果拟合出了既定材料弹体质量侵蚀同侵彻速度之间的对应关系。试验结果还表明:(1)... 详细信息

为研究弹体高速侵彻混凝土过程中质量侵蚀规律及特性,开展了一系列实验研究,进行了不同速度(800～1500m/s)侵彻不同强度(C30～C80)混凝土试验,根据试验结果拟合出了既定材料弹体质量侵蚀同侵彻速度之间的对应关系。试验结果还表明:(1)对于该种材料弹体,当侵彻速度小于1200m/s时,弹体侵蚀量不仅同Vs2(动能)呈线性关系,也随混凝土强度的提高而增加;(2)对于材料为60Si2Mn的弹体,其理想侵彻速度为1100m/s～1200m/s之间;高于该速度,质量侵蚀严重,弹体侵彻能力急剧下降;(3)弹体质量侵蚀主要发生在头部,当侵彻速度较低时,磨损是导致弹体质量损失的主要因素;当侵彻速度逐步提高,超过某临界值时,熔融和磨损是导致弹体质量损失主导因素。

关键词：高速侵彻质量侵蚀试验研究

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弹体高速侵彻混凝土靶的质量侵蚀研究

弹体高速侵彻混凝土靶的质量侵蚀研究

作者：胡佳玉北京理工大学

学位级别：硕士

弹体高速侵彻混凝土靶板过程中,容易引起弹头质量侵蚀和头型钝化等问题,从而影响弹体的侵彻效果。本文通过金相实验研究、理论模型推导和数值模拟相结合的方法,全面具体地分析了弹体高速侵彻混凝土靶板的质量侵蚀的影响因素,并进行了研... 详细信息

弹体高速侵彻混凝土靶板过程中,容易引起弹头质量侵蚀和头型钝化等问题,从而影响弹体的侵彻效果。本文通过金相实验研究、理论模型推导和数值模拟相结合的方法,全面具体地分析了弹体高速侵彻混凝土靶板的质量侵蚀的影响因素,并进行了研究与论证,初步探索了侵蚀机理。(1)基于靶场实验结果,回收剩余弹体,结合高速侵彻条件对45#钢弹和PCrNI3MoV弹进行外观分析及实体拟合,对弹体高速侵彻结果进行宏观分析。同时,切割弹头表面试样进行金相分析,测量高温热影响区宽度,观察组织变形区珠光体破碎程度,同时检测各基体组织的元素分布,通过对比数据分析弹体高速侵彻混凝土靶板过程的侵蚀机理;(2)针对45#钢弹和PCrNI3MoV弹的宏观及微观分析结果,结合国内外被广泛认可的质量侵蚀模型,在Jones模型和Archard模型的基础上推导计算弹体质量侵蚀的改进模型,并利用Forrestal实验结果验证改进模型的可靠性,同时由改进模型计算靶场实验弹体的质量侵蚀量;(3)根据靶场实验以及理论模型的分析结果,进行数值模拟仿真研究。数值模拟过程基于光滑粒子流体动力学方法(SPH)的理论基础,利用AUTODYN-3D有限元分析软件,将弹体和靶板离散为SPH粒子,模拟弹体高速侵彻过程,并对相关现象进行分析研究。

关键词：高速侵彻钢筋混凝土质量侵蚀金相分析理论模型数值模拟