本文關(guān)鍵詞：韌性材料的動(dòng)態(tài)碎裂特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京理工大學(xué)》 2014年

內(nèi)部爆炸加載下變壁厚殼體動(dòng)態(tài)破碎研究

張志彪  

【摘要】：隨著武器裝備毀傷能力的不斷提高，重要軍事目標(biāo)的防護(hù)能力越來越強(qiáng)，不斷向地下深層方向發(fā)展。對(duì)反硬目標(biāo)侵徹戰(zhàn)斗部而言，為有效摧毀地下深層掩體，需要保證侵徹爆破戰(zhàn)斗部在著靶侵徹過程中不出現(xiàn)彈體失穩(wěn)等現(xiàn)象。為改善侵徹戰(zhàn)斗部的結(jié)構(gòu)抗彎強(qiáng)度和抗失穩(wěn)能力，常采用變壁厚錐型結(jié)構(gòu)，但變壁厚結(jié)構(gòu)殼體的破碎機(jī)理仍不清楚。正確描述變壁厚殼體在膨脹破碎過程中產(chǎn)生自然破片的形態(tài)與隨機(jī)質(zhì)量分布規(guī)律是進(jìn)行戰(zhàn)斗部毀傷效應(yīng)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和前提，對(duì)高速侵徹爆破戰(zhàn)斗部的毀傷效能評(píng)估和彈體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義。本文采用裝藥殼體內(nèi)部爆炸試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究炸藥爆炸加載下變壁厚殼體動(dòng)態(tài)破碎機(jī)理，分析確定殼體結(jié)構(gòu)和起爆點(diǎn)位置與破片的形態(tài)、斷裂模式以及質(zhì)量分布之間的關(guān)系，主要工作如下： 進(jìn)行了系列內(nèi)部炸藥爆炸加載下變壁厚殼體動(dòng)態(tài)破碎試驗(yàn)，分別從殼體兩端起爆，采用沙箱靜爆法回收破片，對(duì)破片的形態(tài)和斷裂模式進(jìn)行分析，研究得到了破片質(zhì)量分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。形態(tài)和斷裂模式研究結(jié)果表明：相同結(jié)構(gòu)變壁厚殼體，從大端起爆時(shí)能夠產(chǎn)生更多中小破片，而從小端起爆時(shí)，殼體更容易產(chǎn)生超長(zhǎng)破片；大錐角變壁厚殼體的斷裂模式明顯受到起爆點(diǎn)位置的影響，起爆點(diǎn)在大端時(shí)殼體發(fā)生拉剪混合斷裂的范圍擴(kuò)大。分別采用Weibull分布和Mott分布對(duì)破片質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，結(jié)果表明，殼體外表面錐度越大，破片質(zhì)量分布越不均勻；從大端起爆變壁厚殼體時(shí)，破片質(zhì)量分布的數(shù)學(xué)期望值較小；Mott分布的破片特征質(zhì)量與殼體質(zhì)量成正比。 分析了有限長(zhǎng)度柱殼的爆炸驅(qū)動(dòng)最終速度Gurney公式在變壁厚殼體結(jié)構(gòu)下的適用性，計(jì)算得到了殼體軸向各位置破裂時(shí)刻，結(jié)合動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)理論分析了變壁厚殼體表面相鄰軸向裂紋間的相互影響程度，解釋了試驗(yàn)中大錐角殼體斷裂模式受到起爆點(diǎn)位置影響的機(jī)理。 基于有限長(zhǎng)度柱殼的Gurney公式，以殼體平均半徑估算平均應(yīng)變率，并考慮了殼體剪切斷裂時(shí)斷裂面長(zhǎng)度與徑向壁厚的差異，對(duì)Grady-Kipp方法進(jìn)行了修正，得到在剪切斷裂模式下柱殼環(huán)周分裂數(shù)nθ的完整表達(dá)式。分析得到了變壁厚殼體軸向各位置的環(huán)周分裂數(shù)和破片環(huán)向平均寬度，并提出了殼體平均特征質(zhì)量及破片特征長(zhǎng)寬比的計(jì)算方法。 基于Stochastic隨機(jī)破壞模型，采用顯示動(dòng)力學(xué)有限元軟件AUTODYN，對(duì)內(nèi)部炸藥爆炸加載下變壁厚殼體動(dòng)態(tài)破碎過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到的破片質(zhì)量累積數(shù)分布與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，由數(shù)值模擬數(shù)據(jù)擬合得到的破片特征質(zhì)量分布規(guī)律與試驗(yàn)結(jié)果相符。分析了殼體軸向裂紋擴(kuò)展特征，當(dāng)變壁厚殼體從小端起爆時(shí)，軸向裂紋更容易保持穩(wěn)定的形狀和傳播路徑，殼體表面斷裂狀態(tài)沿軸向擴(kuò)展速度的數(shù)值模擬結(jié)果和理論值之間誤差在10%以內(nèi)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：O38
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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 何源;含能破片作用機(jī)制及其毀傷效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[D];南京理工大學(xué);2011年

2 楊勇;基于毫米波陣列雷達(dá)的破片速度參數(shù)測(cè)量技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

3 張志彪;內(nèi)部爆炸加載下變壁厚殼體動(dòng)態(tài)破碎研究[D];北京理工大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄧吉平;爆炸驅(qū)動(dòng)球形破片飛散的數(shù)值模擬研究[D];南京理工大學(xué);2007年

2 謝春雨;含能破片爆炸驅(qū)動(dòng)安定性研究[D];南京理工大學(xué);2010年

3 楊曙光;常規(guī)武器爆炸破片與沖擊波復(fù)合破壞效應(yīng)數(shù)值模擬研究[D];蘭州大學(xué);2008年

4 劉水江;復(fù)合防破片板防護(hù)性能分析及數(shù)值模擬[D];武漢理工大學(xué);2007年

5 葉小軍;含能破片對(duì)帶殼炸藥的引燃機(jī)理及拋射強(qiáng)度研究[D];南京理工大學(xué);2008年

6 張洪成;PELE對(duì)低空目標(biāo)毀傷性能研究[D];中北大學(xué);2013年

7 陳帥;彈體改性區(qū)對(duì)彈丸過載性能和破片形成的影響[D];南京理工大學(xué);2014年

8 劉智華;燃燒式含能破片的配方與性能研究[D];南京理工大學(xué);2010年

9 朱海飛;破片對(duì)板結(jié)構(gòu)破壞過程數(shù)值仿真[D];華中科技大學(xué);2007年

10 李爽;超混雜復(fù)合防破片板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與沖擊響應(yīng)數(shù)值模擬[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：韌性材料的動(dòng)態(tài)碎裂特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：193003