本文對平頭彈撞擊下雙層金屬板的穿透行為進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,并在相關(guān)理論和數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了一個(gè)平頭彈穿透等厚接觸式雙層板的理論模型。主要研究成果如下:1.采用網(wǎng)格劃分軟件True Grid建立四分之一彈-靶模型并進(jìn)行網(wǎng)格的劃分,利用修正的Johnson-Cook本構(gòu)關(guān)系通過ABAQUS/Explicit進(jìn)行了雙層板結(jié)構(gòu)在平頭彈撞擊下穿透的數(shù)值模擬。結(jié)果表明:雙層板的第一層板主要發(fā)生剪切破壞,整體變形較小;第二層板發(fā)生拉剪復(fù)合破壞,整體變形較大。(1)對于單層板和等厚接觸式雙層板,當(dāng)厚度小于單層板發(fā)生絕熱剪切破壞的臨界值時(shí),單層板與雙層板的彈道極限差距不大,當(dāng)厚度大于該臨界值時(shí),雙層板的彈道極限明顯較大。(2)對于等厚間隔式雙層板,當(dāng)總厚度較小時(shí),間隔對雙層板彈道極限的影響較小;當(dāng)總厚度較大時(shí),雙層板的彈道極限隨著靶板間隔的增大而先增大后減小最后接近一個(gè)固定值,該固定值大于等厚接觸式雙層板的彈道極限。(3)對于接觸式雙層板,當(dāng)總厚度較小時(shí),相對厚度的變化對彈道極限的影響較小;而當(dāng)總厚度較大時(shí),對于相同厚度、不同排放順序的靶板組合,較薄板在前、較厚板在后組合的彈道極限高于相反順序組合的彈道極限;隨著第一層板厚度的增加,彈道極限變化分四個(gè)階段:首先雙層板的彈道極限先增加,隨后在最大值附近變化,之后逐漸減小,最后在最小值附近變化。2.建立了平頭彈穿透等厚接觸式雙層金屬板的理論模型。根據(jù)Wen-Jones模型和數(shù)值模擬結(jié)果提出了雙層板的破壞模型,利用應(yīng)變失效準(zhǔn)則得到等厚接觸式雙層板的彈道極限。理論預(yù)測與實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)吻合得較好。同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)厚度小于單層板發(fā)生絕熱剪切破壞的臨界值時(shí),單層板和雙層板的彈道極限相差不大;而當(dāng)厚度大于該臨界值時(shí),雙層板的彈道極限明顯高于單層板的彈道極限。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG111
【部分圖文】：

圖２．１靶板整體和局部放大的過渡網(wǎng)格和漸變網(wǎng)格。??２．４修正的Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｃｏｏｋ本構(gòu)模型??數(shù)值模擬過程中物體的網(wǎng)格只是在幾何尺寸方面描述了物體的大小、形狀和??相對位置，要對代表物體的網(wǎng)格定義材料的具體屬性信息才能用來模擬真實(shí)物體??的屬性。在力學(xué)相關(guān)的數(shù)值模擬中，要描述物體材料的真實(shí)屬性信息一般需要能??描述應(yīng)力、應(yīng)變與內(nèi)能或溫度之間關(guān)系的材料模型。??材料模型與物體材料的力學(xué)和物理性質(zhì)密切相關(guān)，通常包含三個(gè)部分：狀態(tài)??方程、本構(gòu)模型及失效模型。狀態(tài)方程是為了得到質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒方程的??精確解和初始、邊界條件而建立的關(guān)系式，可以反映材料的靜水壓力、比容（材??料密度）、體應(yīng)變和內(nèi)能（溫度）之間的關(guān)系；本構(gòu)模型通常用某些力學(xué)參量來??描述材料的應(yīng)力和應(yīng)變及偏應(yīng)力與偏應(yīng)變之間的關(guān)系，通常包含彈性階段和塑性??階段，兩種情況需分別考慮應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系；失效模型是規(guī)定一個(gè)或多個(gè)??失效準(zhǔn)則，當(dāng)單元達(dá)到失效準(zhǔn)則后進(jìn)行單元的刪除等操作。常用的失效模型是損??

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?（ｆ）?２０ｍｍ??圖３．１數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)得到的殘余速度的比較。??從圖３．１給出了不同厚度靶板的數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較。從圖中可??以看出使用修正的Ｊｏｈｎｓｏｎ－Ｃｏｏｋ本構(gòu)模型能較好地模擬平頭彈丸撞擊固支金屬??圓板的實(shí)驗(yàn)。但是需要指出的是對于厚度較小時(shí)的靶板（１〇＿以下），當(dāng)撞擊速??度較高時(shí)，數(shù)值模擬得到的殘余速度與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得很好；但對于較低的撞擊??速度（速度仍高于彈道極限），數(shù)值模擬得到的殘余速度低于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。換言之，??數(shù)值模擬得到的彈道極限要高于實(shí)驗(yàn)所得彈道極限，但是誤差很�。ǎ保埃ヒ詢�(nèi)）。??而對于厚度較大的情況（１２ｍｍ以上），雖然通過擬合得到的彈道極限與實(shí)驗(yàn)結(jié)??果誤差很小，但是數(shù)值模擬得到的殘余速度與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻相差很大，并且隨著撞??擊速度的增大，差距也隨之增大。??造成該結(jié)果的原因一方面可能為當(dāng)靶板的厚度較大時(shí)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2885597