金属花岗岩复合材料抗高速弹体侵彻试验研究

针对高速动能弹的侵彻现象,对高速动能弹的遮弹材料金属花岗岩复合材料(MGCM)开展了试验研究. 研究表明:MGCM具有抗拉、抗压、抗剪强度高、冲击韧性高等优点,具有较好的抗弹体高速侵彻能力. 其高强、高冲击韧性、内部极不均匀等特性使弹体在侵彻过程中受力环境极为恶劣,容易发生磨蚀、弯曲、破碎、解体、侵彻轨迹偏转等现象,是较为理想的遮弹材料.     

弹体斜侵彻多层间隔混凝土薄靶姿态偏转机理研究

针对弹体斜侵彻多层间隔混凝土薄靶姿态容易偏转问题,建立了弹靶有限元数值仿真模型以及相结合的弹体姿态偏转理论分析方法,研究了弹体外形参数对侵彻单层薄靶姿态偏转角速率变化以及多层间隔薄靶弹道容易发散的物理规律.研究结果表明,采用钝头大长径比弹体外形侵彻多层间隔薄靶弹道更稳定,弹体扩尾结构对弹道发散有明显抑制作用;在弹体姿态偏转性能缩比考核时,需对靶板厚度、层间距均进行等尺度缩比,实现缩比弹体在运动中所受阻力、力矩等物理量的等效.     

射弹侵彻中的攻角效应

为了研究偏航机理，在受力模型简化的基础上利用撞击动力学理论，分析射弹撞击异形体后的动力学特性，并利用数值模拟技术分析攻角及偏航角对侵彻的影响，研究表明：射弹撞击异形体将会产生攻角和偏航角，在对均质材料的侵彻过程中，由于初始攻角的存在，致使射弹在侵彻过程中受到巨大的不对称力作用，而使偏航角逐渐加大，反映在侵彻路径上，表现为侵彻路径呈曲线状，有效侵彻深度显著缩小。     

基于接触理论的弹体偏航机理

为了从本质上揭示弹体偏航作用机理,在已有弹塑性接触模型的基础上,运用接触理论和撞击理论,推导了接触刚度和恢复系数,建立了弹体与异形体弹塑性碰撞的宏观本构关系。进一步导出了弹体与异形体碰撞的攻角和角速度表达式,计算分析了弹头与异形体曲率半径比、弹体命中速度及入射角等因素对弹体攻角和角速度的影响规律。结果表明,异形体曲率半径越大,弹体攻角和角速度越大;弹体攻角随速度增大而减小,而角速度随速度增大而增大。     

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.     

弹体长径比对刚性弹正侵彻混凝土弹道偏转的影响

基于细观层次建立刚性弹正侵彻混凝土靶板模型,以弹体长径比作为分析变量,其变化范围为2~12,探究弹体长径比对侵彻弹道偏转的影响。结果表明:弹体长径比变化对弹道偏转影响显著,弹道偏转角度随弹体长径比增加而减小,且减幅逐渐减小,长径比小于7时,其对弹体偏转影响显著;长径比大于7时,弹体几乎不发生偏转,此时,靶板可考虑采用均匀连续介质进行建模。     

弹体斜侵彻混凝土薄靶的姿态变化规律数值模拟

为得到弹体斜侵彻混凝土薄靶后弹体姿态变化的规律,采用LS-DYNA非线性有限元程序进行数值模拟计算,通过与多种工况下弹体侵彻有限厚混凝土靶的实验结果进行比较,验证采用的数值模拟计算模型、网格设置、材料模型和参数等的合理性,并在此基础上计算不同质量弹体,在不同侵彻速度、初始倾角条件下弹体斜侵彻混凝土薄靶的出靶状态,得到弹体出靶时偏转角度与弹体质量、侵彻速度和初始倾角的关系. 研究结果可预测弹体侵彻单层靶、多层靶的弹道变化.     

刚玉块石固结体抗侵彻性能的数值分析计算

利用ANSYS／LS-DYNA有限元软件,对刚玉块石固结体遮弹层抗Φ125弹和GBU28弹侵彻情况进行了数值计算分析。对GBU28弹侵彻混凝土的情况进行了数值计算分析,在此基础上,对刚玉块石固结体遮弹层抗GBU28弹侵彻情况进行了数值计算分析。结果表明,刚玉块石固结能够有效地减少弹丸的侵彻深度,降低弹丸的冲击破坏效应。     

复合遮弹层性能的模糊综合评判分析

本文应用模糊变换原理及最大隶属度原则建立了模糊综合评判模型 ,在考虑遮弹层设计厚度、经济造价、施工难易程度三个重要因素的基础上 ,对各类遮弹结构的综合性能进行了评价分析 ,分析表明 :偏航板 3%含量的钢纤维混凝土及偏航板 HHSC性能最优。但是 ,对于一些特殊情况 ,如不考虑遮弹层厚度 ,仅以工程造价为唯一控制指标 ,即以混凝土显然是最佳选择。总之 ,针对具体的工程背景 ,可以利用本文的数学模型对各类遮弹层结构进行综合评价 ,从中选择最优     

侵彻体撞击钢筋的接触算法研究

钻地弹的侵彻规律研究成为武器开发和目标防护的重点.考虑钢筋对弹体运动的影响,本文基于弹体与钢筋作用的等效单自由度模型,建立了侵彻体和钢筋碰撞的接触算法,弹体和钢筋分别简化为钢球和固支梁,将梁构件的抗力当做弹体的阻力.将算法进行编程实现,并通过商业软件AUTODYN计算初步验证了弹-筋接触程序的合理性.     

土中弹道的试验与数值模拟研究

弹丸在侵彻自然土壤过程中很容易产生弹道失稳现象,对弹丸的侵彻与毁伤目的造成很大的影响,因此,分析弹丸侵彻自然土壤的弹道特性是十分重要的。本文通过56式枪弹和125mm弹侵彻自然土壤的试验,得到了弹丸侵彻土壤的弹道轨迹图像,并对其进行了分析研究。其中发现弹丸侵彻自然土壤时,会迅速失去姿态稳定,在土壤中产生较大空腔,并增加与土壤的接触面积,增大阻力,使弹丸速度迅速降低,影响弹丸的侵彻深度。同时,根据试验条件,利用LS-DYNA建立了计算仿真模型,获得了弹丸在侵彻过程中的姿态和运动特征。计算获得的弹丸姿态与弹道特征与试验图像比较吻合,对弹丸的速度、位移和负加速度做了分析研究,表明数值计算结果具有较高的可靠性,可以为弹丸侵彻土壤研究提供参考。     

活性弹丸对混凝土靶的毁伤效应实验研究

设计并制备了由活性材料内核（PTFE/AL）、高强度钢外壳组成的活性弹丸,基于25 mm口径弹道炮发射平台进行了该弹丸对混凝土靶的毁伤效应实验.实验结果表明：在941~1 679 m/s着速下,活性弹丸撞击混凝土靶后均发生了剧烈爆燃反应.从混凝土成坑效应结果可以看出,活性弹丸毁伤效果比同规格惰性材料内核（PTFE）弹丸有大幅提高.活性弹丸依靠自身动能与强度侵入混凝土靶体,侵入过程中活性材料内核在靶体内部爆炸并释放大量化学能,这种“侵爆耦合效应”是造成混凝土靶高效毁伤的主控机制.     

侵爆战斗部对典型建筑物的毁伤评估算法研究

应用毁伤评估理论与方法,搭建了可用于侵彻战斗部对混凝土建筑目标的毁伤评估系统.其中包含适用于混凝土建筑物毁伤评估的目标模型抽象数据格式架构,并给出了将此架构与建筑三维模型相关联的方法;以材料数据库、诸多经验公式及相关研究为基础,建立了战斗部建模与威力分析模块;基于层次分析法、毁伤树法等思想,建立了易损性分析模块.提出对侵彻、爆炸两个过程的近似模拟方法并在毁伤评估模块中实现.利用毁伤评估模块分析了打击瞄准位置、起爆位置、CEP半径对于毁伤效果的影响,可为相关研究提供参考.     

不同头部形状弹体高速侵彻混凝土试验研究

为研究高速撞击条件下弹体侵彻能力、弹体侵彻极限速度、弹体质量损失等问题,在高速弹道炮上开展了不同头部形状弹体对混凝土靶体高速正侵彻的模型试验,试验最高弹速达到了1 420 m/s,获得了侵彻深度与侵彻速度之间的关系. 结果表明,随着弹体速度的增加,弹道的稳定性逐渐变差,弹体头部侵蚀加重,当弹体初速度大于弹体极限速度时,弹体出现弯曲破坏,侵彻深度下降;不同的头部形状对弹体弯曲变形、弹体头部侵蚀、弹体侵彻深度有着很明显的影响.     

钻地模型弹对岩石模拟材料二次侵彻试验

我国现行规范中所采用的侵彻公式是建立在一般弹种基础上的,它是否适合于新型钻地弹种?为探索该问题,以相似准则为基础,应用量纲分析法建立了比例侵彻深度同弹体参数、岩石参数的函数关系,并通过对模型试验数据的统计分析,给出了钻地弹在岩石介质中侵彻的新的经验公式,并在此基础上得出了钻地弹在侵彻爆炸后损伤岩石介质中的二次侵彻公式.     

平头弹撞击钢筋混凝土板的三维细观力学模拟

研究钢筋混凝土板在弹丸撞击作用下的响应和破坏对防护工程（核电厂安全壳）的安全计算和安全评估具有十分重要的意义.利用三维细观力学模型研究了平头弹以不同速度撞击钢筋混凝土板的开裂模式.假定混凝土是由砂浆基体、粗骨料和界面过渡层（ITZ）三相组成的复合材料,提出了三维三相细观力学模型的建模方法,并通过单元重构技术克服了ITZ层太薄而难以模拟的问题,从而大大提高了计算效率.结果表明：数值模拟再现了平头弹撞击钢筋混凝土板厚度方向的开裂破坏情况,模拟结果与实验观察具有良好的一致性.     

高速钢弹对多层大间隔金属靶的侵彻特性研究

用某火炮发射长径比为1．5且着速在1300m／s左右的钢弹丸侵彻大间隔多层A3薄钢靶板的方法，对钢弹丸侵彻多层大间隔靶板的作用过程及其机理进行了分析和数值模拟，得到了较好的一致性。实验结果和数值计算分析表明，所设计的弹丸对多层间隔靶具有较强的侵彻能力，为以后类似弹丸的设计提供了参考。     

弹体侵入岩体的一种工程计算方法

常规深钻地武器的迅猛发展给防护工程设计带来了新的挑战，需要一种更加合理的弹性侵入岩体的工程计算方法。根据工程岩体分类系统建议岩体的强度理论模型，利用空腔膨胀理论计算弹头侵入岩体时的侵彻阻力，根据牛顿定律确定弹体侵入岩体时的运动方程，提出了弹体侵入岩体的工程计算方法，并对该算法进行了验证和讨论，验算结果与试验数据相吻合。同时，由于引用了岩体构造特征参数，使得弹体侵入岩体的工程计算方法更具有合理性和实用性。     

钨合金易碎动能穿甲弹穿甲有限元模拟与分析

研究具有不同力学特性的材料作为钨合金易碎动能穿甲弹的侵彻和破碎性能.在建立钨合金易碎动能穿甲弹有限元分析模型的基础上,运用大型动态非线性有限元分析软件MSC-Dytran模拟具有不同拉-压强度比的钨合金穿甲弹在穿透靶板时的侵彻和破碎过程.仿真结果表明,弹体的破碎及毁伤性能随其材料拉伸强度的降低而提高;弹体材料拉伸强度的提高有助于侵彻的进行.数值模拟和结果分析有助于为易碎钨合金动能穿甲弹的研制提供一定的理论参考依据.