旋转长杆弹侵彻混凝土靶应力波传播特性研究

利用动量定理和动量矩定理,建立了旋转长杆弹垂直侵彻混凝土时的运动微分方程,并对此微分方程进行了数值求解,讨论了撞击力和侵彻位移的时程特性。在此基础上,利用波动理论建立了纵波的波动方程和扭转波的波动方程。利用有限差分法对波动方程进行了数值求解,讨论了弹体内部应力波的传播特性,重点研究了初始旋转角速度对长杆弹内应力波传播特性的影响。     

异形头部弹体中低速侵彻混凝土的实验研究

针对混凝土的脆性特点,设计了有预先破坏功能的异形头部弹体,进行了侵彻混凝土实验. 利用高速摄影仪记录了隧道区初始阶段的速度,通过比较隧道区的平均侵彻阻力,分析了异形头部弹体和卵形弹体的侵彻阻力. 基于Forrestal公式分析了卵形弹体静态侵彻阻力与异形头部弹体的差别. 实验和计算结果表明,异形头部弹体能有效减小侵彻阻力.      

弹丸侵彻钢纤维混凝土数值模拟

为了对弹丸侵彻钢纤维混凝土问题进行数值模拟研究,在有限元计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型以描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,弹丸作为刚体处理.侵彻深度计算结果与在φ14.5 mm弹道炮上所获得的试验结果相吻合,并很好地模拟了在侵彻过程中钢纤维混凝土靶的成坑、层裂现象.在此基础上分析了钢纤维混凝土这种新型复合材料抗侵彻性能的影响因素.计算结果表明,HJC本构模型用来描述钢纤维混凝土的侵彻问题是可行和有效的.     

弹体侵彻混凝土侧壁摩擦阻力研究

基于混凝土材料的动态球形空腔膨胀理论,建立了头部和侧壁分别具有不同摩擦系数的动能弹侵彻阻力模型,探讨了侧壁摩擦阻力对侵彻深度、过载曲线的影响以及不同初速度下侵彻阻力的构成.结果显示:对于CRH为3、长径比为7的卵形弹体侵彻45MPa混凝土,当弹体初速度介于800～1 300m/s时,忽略侧壁摩擦将会给侵深带来至少10%的误差;在侵彻过程中,侧壁阻力在总阻力中的比例一直在增大,侵彻结束瞬间达到最大;同时,在此速度范围内,侵彻阻力中的靶体惯性项不可忽略;当弹体初速度低于400m/s时,摩擦阻力和靶体惯性阻力对侵深的影响均可忽略.     

弹丸侵彻混凝土和钢筋混凝土的实验

实验用100 mm反坦克滑膛炮分别对混凝土靶和钢筋混凝土靶进行了射击,直径100 mm,长666 mm的卵形头部弹丸内部固定有一套加速度记录仪,以便测试并记录侵彻混凝土和钢筋混凝土过程中弹丸的加速度时程关系.研究发现侵彻混凝土和钢筋混凝土过程弹丸的加速度时程曲线可按其本身的规律划分为3个部分,各个部分代表了弹丸与靶体作用的不同阶段.侵彻混凝土和钢筋混凝土过程中弹丸的加速度规律基本相同,但加入钢筋后靶板的结构更加复杂,使得侵彻过程中弹丸的加速度震荡更加剧烈.侵彻深度和靶板局部破坏实验结果表明,钢筋混凝土比混凝土抗侵彻能力强,有较强抗二次打击的能力.     

混凝土靶的侵彻与穿甲理论

以笔者先前提出的控制刚性弹侵彻动力学的两个无量纲数(即撞击函数I和弹头形状函数N)为基础, 综述了笔者及其合作者在混凝土靶的侵彻与穿甲方面的理论模型工作,包括量纲分析、深层侵彻、浅层撞击,素混凝土靶的正/斜穿甲等,并进而拓展到钢筋混凝土靶的情形.给出了目前该领域国外的研究进展.     

三维编织复合材料抗侵彻性能--准静态侵彻实验与弹道侵彻有限元计算的对比

用钢制圆柱锥体对四步法三维编织芳纶／环氧复合材料在MTS材料试验机上作准静态侵彻测试，得到准静态侵彻载荷一位移曲线，并由此计算得到侵彻功一位移曲线。在对复合材料侵彻破坏的细观观测中发现，复合材料主要以拉伸断裂方式为主并在受侵彻面伴有压缩和剪切破坏。由于弹道侵彻破坏很难测量侵彻过程中的侵彻功随侵彻位移的变化，这里用有限元程序LS—DYNA960并结合由准静态得到的破坏判据、复合材料力学性质常数模拟动态侵彻，对比准静态侵彻功一位移曲线和弹道侵彻模拟曲线，两者有较好的一致性，表明用该类复合材料的准静态侵彻性能模拟弹道侵彻性能有一定的可行性。     

动能弹侵彻土壤混凝土复合介质的试验研究

采用火炮发射动能弹直接撞击土壤混凝土复合靶,通过观测试验后的弹靶状态,回放弹载加速度存储仪,获得弹丸在侵彻过程中的加速度曲线,分析了弹丸对土壤及混凝土复合介质的侵彻规律,该研究结果可为反深层坚固目标战斗及引信设计提供依据。     

混凝土侵彻试验相似准则验证分析

提出了用混凝土侵彻模型试验代替原型试验的方法,建立并验证了混凝土侵彻试验的相似准则.基于相似理论,推导了包括材料、弹速、着角、几何关系等因素的混凝土侵彻试验相似准则.为了验证相似准则,进行了1发原型试验和7发模型试验.由于模型试验的弹速不够接近原型试验的弹速,在模型试验数据处理中引入了灰色系统理论,建立了最大侵彻深度灰色预估模型.通过模型试验相应弹速的灰色预估值与原型试验结果的相似对比及误差分析,说明模型试验能够满足要求.     

增强活性粉末混凝土抗侵彻试验

为比较增强活性粉末混凝土在弹体作用下的抗侵彻性能,对钢筋混凝土、钢丝网和钢纤维分别增强的活性粉末混凝土靶件进行对比炮击试验。结果表明,钢丝网和钢纤维的增强作用较优。综合考虑经济性和工艺性,优选的抗侵彻材料是钢丝网增强活性粉末混凝土。     

弹体斜侵彻钢筋混凝土的试验研究

利用轻气炮进行弹体斜侵彻钢筋混凝土的试验研究. 通过高速摄影系统及靶前镜面反射装置记录弹体着靶前飞行姿态,得到了弹体对钢筋混凝土靶的斜侵彻破坏效应、弹道轨迹、弹体侵彻深度、开坑直径及弹体横向偏转等参数. 试验结果表明,在一定速度下,倾角越大,靶面破坏范围及弹体横向偏转越大,侵彻深度越小,当倾角增至一定角度后发生跳弹现象. 钢筋的加入对弹体斜侵彻开坑、破坏范围及弹道偏转有重要影响.     

网格对混凝土侵彻数值模拟的影响

研究动能弹侵彻混凝土类问题的数值模拟计算中,网格单元尺寸的划分对计算结果的影响规律,找出合理的网格尺寸取值范围.应用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D,对57 mm口径尖头弹丸以300 m/s着速垂直侵彻直径1.6 m,厚1 m的混凝土靶板进行仿真计算,得到了靶板不同计算网格尺寸条件下的侵彻深度、侵彻过载以及损伤区数据.通过对比分析确定,为得到比较理想的计算结果,弹丸半径和网格边长的比值λ应该在6.0左右取值.     

内置插管静力触探检测水泥搅拌桩试验研究

水泥搅拌桩是软土地基加固常用的方法,桩体检测是其中的质量控制环节,常规静力触探检测方法存在探头易偏斜出桩的致命问题,在水泥搅拌桩内置一根导管可以很好地解决这一问题.通过室内模型试验研究表明,32 mm PVC插管依然存在探头偏桩问题;40 mm高强度PVC插管可以解决探头偏桩问题,但由于插管自身强度过高影响静力触探结果,无法体现桩体强度的变化;40 mm低强度PVC插管同样可以解决探头偏桩问题,可以实现对水泥搅拌桩桩体强度的检测,因此40 mm低强度PVC插管是本试验的最佳选择.     

钨杆超高速侵彻碳化硼陶瓷的数值模拟研究

采用AUTODYN流体编码,对钨杆(L/D=20,L为钨杆长度,D为钨杆直径)以1.5～5.0km/s的速度侵彻碳化硼(B4C)陶瓷的全过程进行了数值模拟研究,其结果与实验进行了比较.结果表明,数值模拟与实验结果吻合较好.在此基础上研究了算法、网格尺寸及侵蚀应变值的大小对钨杆侵彻速度(u)、侵蚀速度(vc)及侵彻深度(h)的影响.并得出了钨杆侵彻速度、侵蚀速度及侵彻深度与撞击速度(v)之间的函数关系式.     

软岩的旋转触探诸参数间的内在关系

为经济快速合理地确定不同地层的旋转触探运行参数,及进一步研究通过触探诸参数确定岩石力学参数的方法,必须明确旋转触探软岩样时探头上的负荷、扭矩与探头的转速、钻进速度之间的内在关系.在理论研究分析的基础上,用角片式探头在笔者研制的旋进式触探机上系统地进行砌块的旋转触探试验,且结合已报道的对石灰岩和砂岩用PDC钻头在室内进行的钻进试验数据分析验证了触探岩土体时探头上的负荷、扭矩和其钻进参数间内在关系的正确性.得到了以下结论:当探头的转速不变,则扭矩和负荷与钻进速度呈线性关系;当探头的钻进速度不变时,负荷和扭矩与转速呈-1次曲线关系;当探头的钻进速度和转速不变时,扭矩与负荷间呈线性变化关系:当探头上的扭矩与负荷不变时,转速与钻进速度呈正比关系.     

动能弹对混凝土靶板侵彻三维数值模拟

根据描述材料特性的经验公式和流体力学的基本理论，对控制方程组在欧拉网格上进行离散差分求解，建立三维数值模拟模型，给出一种基于Youngs技术的三维界面处理方法，并对动能杆侵彻混凝土靶板进行了数值模拟，分析了数值模拟结果，得出模拟结果与工程中的现象基本吻合的结论。     

弹体斜侵彻多层间隔混凝土靶实验和数值模拟

为研究弹体侵彻多层间隔靶的弹道稳定性问题,设计了钢筋混凝土多层间隔靶,开展了弹体斜侵彻实验,通过高速摄影运动分析系统,得到了弹体侵彻多层靶过程的弹道变化参数.采用LS-DYNA软件,再现了弹体侵彻多层靶实验过程,得到的弹道变化参数与实验结果吻合较好,验证了本构模型的可靠性.同时,数值模拟研究了不同半锥角对尾裙弹体侵彻多层靶稳定性的影响规律,得到了弹道稳定的尾裙弹体最优半锥角.      

战术弹道导弹再入段机动突防仿真研究

研究了战术弹道导弹 ( TBM)再入段采用机动突防方式时攻防对抗的有关问题。通过构建攻防对抗仿真系统 ,较为系统地研究和探讨了 TBM再入点参数对其突防能力的影响和防御系统如何提高拦截效率的技术途径。     

混凝土开孔梁实验研究

在建筑结构中采用混凝土 (RC/PC)开孔梁 ,使各种管道、线路等从构件孔中穿过 ,可以有效地节约建筑空间 作者在前期工作的基础上 ,通过 1 0根足尺混凝土 (RC/PC)开孔梁的实验研究 ,对混凝土 (RC/PC)开孔梁的强度、刚度、变形、裂缝开展等特性进行了详细的探讨 研究中考虑了静定梁、超静定梁、单孔、双孔、普通混凝土梁、预应力混凝土梁、对比试验、仿真试验、实测试验等多种情况 ,最后给出了相应的设计计算建议