【摘要】：混凝土在遮彈層和防護(hù)墻等防護(hù)結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。約束混凝土在抗彈方面比普通混凝土具有明顯優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)現(xiàn)有約束混凝土抗侵徹研究的嚴(yán)重不足,開(kāi)展鋼管約束混凝土抗侵徹性能和機(jī)理研究,包括侵徹試驗(yàn)、數(shù)值模擬和理論分析。本文的研究為遮彈層和防護(hù)墻等防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了參考,具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和軍事意義。本文主要工作如下:1、進(jìn)行了12.7mm硬芯槍彈打擊鋼管約束混凝土靶的侵徹試驗(yàn),研究了彈著點(diǎn)偏心、撞擊速度、鋼管直徑和壁厚對(duì)靶體抗侵徹性能的影響以及鋼管約束混凝土靶的抗多發(fā)打擊性能。結(jié)果表明:彈丸侵徹下靶體迎彈面混凝土表現(xiàn)出裂紋-粉碎響應(yīng)模式;彈丸偏心會(huì)導(dǎo)致侵深小幅度增加,偏心較大時(shí)鋼管易產(chǎn)生鼓曲和撕裂等現(xiàn)象;撞擊速度越大,侵深增加的越明顯;鋼管直徑越小、壁厚越大,靶體的抗侵徹能力越強(qiáng),但壁厚太小靶體易發(fā)生無(wú)效防護(hù),壁厚過(guò)厚侵深減小不明顯,經(jīng)濟(jì)性差;對(duì)于本文試驗(yàn)用鋼管約束混凝土靶,單發(fā)侵深較半無(wú)限靶可減小20%;小直徑鋼管約束混凝土靶能有效抵抗3發(fā)打擊,在最終侵深和靶體損傷等方面都優(yōu)于半無(wú)限靶。2、在侵徹試驗(yàn)基礎(chǔ)上,運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA開(kāi)展了鋼管約束混凝土靶抗侵徹機(jī)理的數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明:隨著彈丸的侵入,靶體混凝土損傷大致可分為形成漏斗坑階段和隧道區(qū)侵徹階段;混凝土應(yīng)力區(qū)域的擴(kuò)展在侵徹初期同半無(wú)限靶,呈半球形向下擴(kuò)展,后來(lái)由于鋼管的約束作用逐漸形成近似平面波向下擴(kuò)展;鋼管壁單元環(huán)向應(yīng)力遠(yuǎn)大于徑向應(yīng)力,鋼管應(yīng)力響應(yīng)與混凝土基本同步,對(duì)于給定截面,當(dāng)彈丸侵徹到該截面位置時(shí)鋼管約束作用最大;對(duì)本文試驗(yàn)所用彈丸和速度(820m/s左右),當(dāng)靶徑/彈徑比大于31.9時(shí),靶體可以作為半無(wú)限靶看待。3、針對(duì)現(xiàn)有剛性彈侵徹半無(wú)限混凝土靶侵深公式對(duì)鋼管約束混凝土靶的不適用性,基于Forrestal侵深模型,結(jié)合硬芯槍彈侵徹鋼管約束混凝土靶的特點(diǎn),建立了與鋼管約束剛度相關(guān)的侵深預(yù)測(cè)公式,與本文試驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果比較表明:所建立的侵深公式能較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)鋼管約束混凝土靶抗硬芯槍彈單發(fā)和多發(fā)打擊侵深。本文研究表明,鋼管約束混凝土具有優(yōu)越的抗單發(fā)和多發(fā)打擊性能,具體表現(xiàn)在能有效減小靶體混凝土損傷范圍和彈丸侵深;在進(jìn)行靶體設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮抗彈性能和經(jīng)濟(jì)性等各方面的因素,即進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【圖文】：

試驗(yàn)考慮了彈著點(diǎn)偏心距、撞擊速度以及靶體鋼管直括小直徑鋼管約束混凝土靶和半無(wú)限靶的單發(fā)打擊試小直徑鋼管混凝土靶。試驗(yàn)分析了各因素對(duì)鋼管約束，得到了鋼管直徑和壁厚的較優(yōu)配置，并對(duì)小直徑鋼擊性能進(jìn)行了較為深入的研究，為第三章數(shù)值模擬和依據(jù)。2.1 侵徹試驗(yàn)方案丸與靶體方案設(shè)計(jì)用彈丸為 12.7mm 鎢芯穿甲槍彈，彈丸結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所合金彈芯、鋼套、鉛套和銅皮，鋼套前端部分和彈丸重47.4~49g，長(zhǎng)59.5mm，直徑12.7mm。鎢芯重19.7g，減藥時(shí)彈丸出口速度 810~825m/s。

國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文試驗(yàn)加載裝置為 12.7mm 口徑彈道槍?zhuān)▓D 2.4a），槍口與靶面距離為 7.5m出口速度通過(guò)增、減裝藥量來(lái)調(diào)節(jié)。測(cè)速裝置由光幕靶（圖 2.4b）及六路時(shí)儀（圖 2.4c）組成。通過(guò)測(cè)時(shí)儀（精度 1μs）測(cè)量彈丸通過(guò)兩光幕靶間距）所用時(shí)間來(lái)計(jì)算平均速度。因光幕靶中心距離靶體較�。�3.8m），彈丸減可忽略不計(jì)，故本文以彈丸通過(guò)光幕靶的平均速度作為彈丸著靶速度（度）。攝像裝置采用型號(hào)為 FASTCAM SA1.1 的高速攝像機(jī)（圖 2.4d），，攝的最大空間分辨率為 1024×1024pix，最大幀頻為 6.75×105fps，用于輔彈體著靶姿態(tài)及迎彈面混凝土飛濺現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TU398.9

【參考文獻(xiàn)】

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2 賴(lài)建中;朱耀勇;徐升;過(guò)旭佳;;超高性能水泥基復(fù)合材料抗多次侵徹性能研究[J];爆炸與沖擊;2013年06期

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本文編號(hào)：2549413