剛性彈體對混凝土靶的侵徹與貫穿機理研究.pdf

1、本文采用理論分析、試驗研究和數(shù)值仿真三者相結合的方法重點開展了剛性彈體對混凝土靶、鋼筋混凝土靶的垂直侵徹機理以及對混凝土靶的斜侵徹和正、斜貫穿機理的研究。主要研究內容及結論包括：
　　 ⑴對剛性彈體垂直侵徹半無限厚混凝土靶進行了研究。假設混凝土靶粉碎(塑性)區(qū)介質的破壞服從Griffith強度理論,建立了基于Griffith強度理論的靜態(tài)和動態(tài)空腔膨脹模型,從而發(fā)展了彈體垂直侵徹混凝土靶的理論模型,并通過已有的試驗進行了驗證;開

2、展了動能彈垂直侵徹混凝土靶的試驗研究;以試驗為基礎,建立了相應的仿真模型;試驗和仿真兩者相結合驗證了基于Griffith強度理論的侵徹模型的可靠性。
　　 ⑵對剛性彈體垂直侵徹半無限厚鋼筋混凝土靶進行了研究。分析了試驗后鋼筋的破壞特征,將其破壞簡化為彎曲+剪切斷裂和彎曲+端部拉伸斷裂這兩種結構響應模式,并采用梁斷裂失效理論就彈體從配筋網眼中心穿過時,鋼筋對彈體的直接阻力進行了分析;結合基于Griffith強度理論的、侵徹混凝土介

3、質的阻力模型,建立了剛性彈體垂直侵徹鋼筋混凝土靶的差分計算模型,并通過已有的試驗進行了驗證;開展了動能彈垂直侵徹鋼筋混凝土靶的試驗研究,將獲取的侵徹深度、侵徹速度、侵徹過載時間歷程曲線與理論計算進行了對比,結果表明:鋼筋只對彈體的侵徹過程產生局部影響,混凝土介質的抗侵徹阻力仍是鋼筋混凝土介質抗侵徹阻力的主要組成部分。
　　 ⑶對剛性彈體斜侵徹半無限厚混凝土靶進行了研究。提出了以彈體的姿態(tài)和假想水平面的幾何關系為基礎,對不同時刻彈

4、體實際受力表面的范圍進行判斷的方法,拓展了彈體受力表面的等分方法,從而將彈體受力表面離散成一系列的微元面,并給出了受力微元面的起始點的軸向、環(huán)向坐標分量的累加范圍,根據(jù)彈體的姿態(tài)和靶板水平面的幾何關系,得到了球心至球體彈性區(qū)外表面(靶板水平面)的尺度的計算方法,給出了受靶板自由表面(靶板水平面)影響的受力微元面的起始點的軸向和環(huán)向坐標分量的取值范圍,從而引入有限球體空腔膨脹理論,得到了作用在彈體受力微元面上的修正法向應力的計算方法,將彈

5、體受力表面復雜的阻力、阻力矩積分過程轉化為受力微元面的阻力、阻力矩的累加求和,并結合以時間為增量的平面運動差分方程,建立了適用于工程計算的、彈體(半球頭彈和卵形彈)斜侵徹混凝土靶的差分計算模型;開展了動能彈斜侵徹混凝土靶的試驗研究,驗證了理論模型的可靠性。
　　 ⑷對剛性彈體貫穿有限厚混凝土靶進行了研究。在任意頭形彈侵徹阻力的基礎上,引入有限球體空腔膨脹理論,建立了任意頭形彈修正侵徹阻力的計算方法,在修正彈道極限速度法和基于有限

6、球體空腔膨脹理論的受力面積縮減法的基礎上,建立了彈體垂直貫穿混凝土靶的差分計算模型;根據(jù)彈體的姿態(tài)和靶板兩自由表面(靶板水平面和背表面)的幾何關系,給出了球心至球體彈性區(qū)外表面(靶板兩自由表面)的尺度的計算方法,從而引入有限球體空腔膨脹理論,得到了作用在彈體受力微元面上的修正法向應力的計算方法,以彈體垂直貫穿靶板的受力面積縮減法為基礎,給出了其斜貫穿靶板時的受力面積縮減法,并結合彈體斜侵徹過程的差分計算模型,建立了剛性彈體(半球頭彈和卵