刚玉碎石混凝土抗弹丸侵彻效应与分析

为了研究靶板侧向运动对弹丸正侵彻效应的影响,运用ansys/ls-dyna模拟在不同攻角条件下弹丸对不同运动速度靶板的正侵彻效应。计算结果表明:无攻角条件下,当靶板侧向运动时,弹丸的剩余速度小于侵彻静止靶板时的剩余速度,有攻角时则相反;靶板运动速度对弹丸侵彻姿态影响比较明显,且弹轴与初始位置的最大偏转角随弹靶x方向的速度之差的增加而增加。本研究揭示了侵彻运动靶过程中弹丸侵彻姿态、速度等的变化规律,可为打击运动目标的有关弹药设计提供参考。

研究了卵形弹丸撞击下frp层合板的侵彻和穿透性能,在局部化破坏模式假定的基础上改进了wen提出的能量简化分析模型。改进模型仍假设弹体在侵彻过程中表面所受靶体的平均压力由靶体材料弹塑性变形所引起的静态阻力和速度效应引起的动阻力两部分组成,认为侵彻过程中靶体对弹的阻力不再是一个常数,而是与侵彻速度相关的函数。同时针对不同厚度靶板的破坏模式,建立了几种不同的侵彻和穿透模型。通过弹头长度与靶板厚度的比较,将侵彻过程分为部分侵彻和完全侵彻;穿透过程分为薄板穿透和中厚板穿透。并且根据不同的破坏方式给出了求解卵形弹丸的侵彻深度、残余速度和极限速度的预测公式。模型预测与实验数据进行了比较,发现侵彻深度和弹道极限速度的理论预测值与实验数据吻合得很好。

为研究钢板夹层钢纤维混凝土遮弹板抗侵彻性能,利用ansys/ls-dyna3d有限元计算软件,数值模拟了高速弹丸撞击钢板夹层钢纤维混凝土遮弹板的过程,得到了弹丸侵彻靶板的速度、加速度变化曲线。通过分析不同弹速产生的弹丸速度及加速度的变化,得出不同初速条件下弹丸速度与时间的关系和加速度变化规律。该研究为组合遮弹板结构抗侵彻性能提供了理论依据,解决了过程计算的繁琐问题。

通过实弹射击试验,研究了花岗岩-钢筋混凝土复合靶板的抗侵彻/冲击性能。结果表明,该靶板具有较好的抗侵彻/冲击能力。与同等厚度的普通钢筋混凝土靶板相比,在射弹特性和撞击条件相同的情况下,该结构抗侵彻/冲击能力明显增强。对薄靶板而言,冲剪破坏为主要的破坏形式,增强抗剪能力,能够提高靶板抗侵彻/冲击能力。当弹体速度不高时,局部作用和结构整体响应之间一般有很强的耦合。该花岗岩-钢筋混凝土靶板局部既有一定的刚度,整体也具有一定的塑性,因此具有较好的抗弹体侵彻/冲击能力。这种结构施工简单,取材方便,造价相对低廉,具有一定的应用前景。

应用ansys/ls-dyna分析技术对弹丸侵彻双层均质钢板进行数值分析,获取了弹丸侵彻钢板的速度、加速度变化曲线和规律,以期为硬目标侵彻引信设计中的参数优化及抗高过载加速度传感器的选择提供理论依据.利用ls-dyna有限元程序,用弹塑性模型建立材料模型,对高速弹丸侵彻均质钢板问题进行了数值模拟,为引信设计提供参考.

利用显式动力有限元程序对用37火炮发射的着靶速1300m/s左右钢弹侵彻大间隔多层a3薄钢靶板的过程进行了数值模拟,分析了弹速、弹重、弹形等影响因素对侵彻过程的作用规律,计算结果和实验结果得到了较好的吻合。研究表明,弹丸的比动能是衡量弹丸侵彻能力的重要参数,在一定的弹丸速度范围内,当弹靶材料和靶板结构固定时,弹丸的侵彻能力是由弹丸的比动能所决定的。

该文将弹丸侵彻陶瓷-超高分子量聚乙烯(uhmwpe)复合材料靶板的过程分解为弹丸与陶瓷锥的相互作用和陶瓷锥与复合材料背板的相互作用,并建立了相应的分析模型。假设塑性流动区的应力满足aleksevskii-tate公式,通过动量定理得到了弹丸、陶瓷锥的运动方程。假设背板变形后的锥角不变,根据能量守恒建立了背板的运动方程。研究结果表明,由该模型可得到弹丸的侵蚀长度、陶瓷锥对背板的侵彻深度、背板的鼓包半径和鼓包高度,7.62普通弹撞击防弹衣插板的实验值与模型预测值的相对误差小于25%。

研究了锥头弹丸撞击下frp层合板的侵彻和穿透性能,在局部化破坏模式假定的基础上改进了wen提出的能量简化分析模型。改进模型仍假设弹体在侵彻过程中表面所受靶体的平均压力由靶体材料弹塑性变形所引起的静态阻力和速度效应引起的动阻力两部分组成,认为侵彻过程中靶体对弹体的阻力不再是一个常数,而是侵彻速度的函数。并由此推导出了锥头弹丸在侵彻和贯穿过程中的侵彻深度、残余速度和弹道极限速度的公式。理论预测与实验结果符合得很好。

应用助推技术是提高钻地弹侵彻能力的重要手段.该文应用弹丸侵彻混凝土靶理论,对弹丸侵彻混凝土时所受阻力进行分析,得到影响弹丸侵彻阻力的因素,并对助推钻地弹的侵彻运动过程进行研究.分析了不同助推条件下弹丸侵彻混凝土靶的效率,得出助推钻地弹侵彻效率与撞击速度、助推条件的关系.不同的弹丸撞击速度应采用不同的助推方式以提高钻地弹的侵彻深度.

采用刚塑性不可压缩的介质模型,用极限分析理论的上限方法,通过建立动力学许可速度场得到介质对弹体侵彻的静阻力分量,通过破碎介质动量守恒条件得到弹体侵彻的动阻力分量,在模型中还考虑了介质的尺度关系和弹体的弹头形状两种影响因素。侵彻过程中的速度、加速度、阻力和经历时间通过弹体的运动方程增量计算得到。通过与几种常用经验公式比较说明了本文方法的实用和可靠性。

根据公路工程混凝土强度试验实测资料，对使用早强型水泥的碎石混凝土７ｄ推定２８ｄ强度的试验结果进行统计分析，探讨了影响强度增长比值的诸多因素，从建立的几种推定强度经验公式中，推荐出精度较高便于工程应用的经验公式。

运用有限元分析软件ansys/ls-dyna对钢纤维体积分数为0,0.5%,1.0%,钢管壁厚度为4,7.5mm的钢管钢纤维高强混凝土遮弹层进行抗侵彻数值模拟研究,引入jhc模型来描述钢纤维高强混凝土在高速、高压环境下的非线性变形和破坏情况。通过分析距离中心侵彻位置不同节点的位移变化曲线,研究了钢管分隔作用对遮弹层抗侵彻的影响,并与现场试验结果进行对比,吻合较好。同时,研究了钢纤维体积分数及钢管壁厚度对遮弹层抗侵彻的影响,结果表明:钢纤维的掺入减轻了弹体的破坏效应、限制了侵彻深度;钢管壁厚度的增加使其更好地发挥了自身的套箍及吸能作用,提高了遮弹层整体的抗侵彻能力。

运用有限元分析软件ansys/ls-dyna对钢纤维体积分数为0,0.5%,1.0%,钢管壁厚度为4,7.5mm的钢管钢纤维高强混凝土遮弹层进行抗侵彻数值模拟研究,引入jhc模型来描述钢纤维高强混凝土在高速、高压环境下的非线性变形和破坏情况。通过分析距离中心侵彻位置不同节点的位移变化曲线,研究了钢管分隔作用对遮弹层抗侵彻的影响,并与现场试验结果进行对比,吻合较好。同时,研究了钢纤维体积分数及钢管壁厚度对遮弹层抗侵彻的影响,结果表明：钢纤维的掺入减轻了弹体的破坏效应、限制了侵彻深度;钢管壁厚度的增加使其更好地发挥了自身的套箍及吸能作用,提高了遮弹层整体的抗侵彻能力。

利用有限元法对长杆弹侵彻钢纤维混凝土以及含刚玉球的钢纤维混凝土靶体进行了数值模拟分析。结果表明,含刚玉球的钢纤维混凝土可以使弹体发生偏转,减小弹体的侵彻深度;刚玉球层的位置和弹体与刚玉球的碰撞角度对弹体的侵彻深度有较大影响。

采用天津地区常用材料制作碎石混凝土试块,进行超声回弹试验和压力试验,采集相关数据,进行4种函数模型的拟合回归,建立了天津地区碎石混凝土的超声回弹综合法地方测强曲线并进行了验证,误差分析和验证结果表明所建曲线满足相关规程的要求,为天津地区混凝土超声回弹综合法测强提供了可靠保证。

文中应用缩尺模型技术(相似定律)研究钻地弹侵彻混凝土的问题,在理论上阐明了钻地弹侵彻混凝土模型的相似比。以此作为选择缩尺模型的问题依据,并用大型有限元分析软件ls-dyna进行数值模拟,证明了其合理性。

通过试验研究证明,破碎工艺能改善卵石混凝土的抗压和抗拉强度,对抗压强度的改善程度在10%以内,而对抗拉强度的改善程度可达20%。混凝土的双向拉伸强度比单向拉伸强度还要低20%～30%左右,表现为双向拉伸弱化效应。这对复杂荷载应力作用下的大跨度梁及板壳结构设计来说,是一个重要的值得深入研究的课题。

基于长龄期混凝土在龄期上不能满足现行的cecs02:2005《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》中普通测强曲线的要求,对所收集的100组龄期为20～25a的碎石混凝土原结构超声-回弹-钻芯数据进行回归和误差分析;拟合出武汉地区长龄期碎石混凝土超声回弹综合法测强曲线,并结合实际工程检测验证曲线精度。

针对弹体对混凝土材料侵彻深度问题,通过量纲分析和神经网络理论,建立了弹体侵彻深度h网络输出量与弹体长度l_p、弹的长径比l_p/d、弹体形状系数ψ、弹体与混凝土的比强度σ_(yt)/σ_(yp)、弹体与混凝土的密度比ρ_p/ρ_t等13个网络输入量之间的非线性映射关系。并采用rbf网络模型,通过forrestal等文献的试验样本对网络模型训练,获得了弹体对混凝土材料侵彻深度的网络模型,输出结果满意。

通过改变头部形状,利用旋转火箭发动机末端加速旋转来探索新型的旋转助推钻地弹。建立了旋转助推钻地弹作用混凝土试验平台,进行了试验研究,得到了作用过程中侵彻速度与弹丸转速和火箭发动机推力之间的经验关系式。结果表明,旋转火箭发动机在助推钻地弹上应用原理上可行;在喷喉倾角不变的前提下,侵彻速度随着火箭发动机推力和旋转速度增加而增加,且转速的影响更大。研究结果可为固体火箭发动机在钻地弹上的应用提供借鉴。

针对倾斜破碎矿体开采中管道输送充填工艺存在的问题，采用碎石混凝土抛掷充填新工艺，提高了充填体质量和充填接顶率，降低了矿石贫化率和损失率，取得了良好的技术经济效果。本文全面地介绍了碎石混凝土抛掷充填工艺，并阐述了ｐｃ－１型抛掷机的结构、性能和工作原理。

为弄清有攻角动能弹垂直侵彻混凝土靶板的特性,利用非线性动力分析软件ls-dyna3d,对混凝土靶板与弹体分别选用hjc与johnson-cook材料模型,就垂直侵彻情况下攻角对侵彻的影响进行了一系列数值模拟。详细描述了有攻角动能弹侵彻靶板的基本现象,指出了攻角不同时弹头的四类侵彻路径,给出了有、无攻角时竖直方向加速度变化规律,分析了攻角对侵彻深度的影响,比较了不同弹速条件下攻角对侵彻的影响程度。