彈丸在高速侵徹深層目標時,需要克服侵徹阻力及彈丸與介質(zhì)之間巨大的摩擦力。摩擦所損耗的能量主要轉(zhuǎn)化為熱能。熱能主要表現(xiàn)為侵徹過程中彈靶的熱效應,即彈丸表面熔化,溫升達到材料熔點,引起彈丸頭部熱應力非對稱分布,導致彈丸侵徹軌跡偏移,降低侵徹深度。因此對侵徹過程中的溫度分布進行研究為彈丸偏航偏移的修正提供一定參考。本文通過分析彈丸侵徹過程中塑性變形做功和摩擦生熱做功機理,引用侵徹熱傳導塑性分析模型,推導出熱平衡方程,進而計算出彈丸表面溫度分布情況。并用里希脫剩余速度能量法對溫升結(jié)論進行評估。以7.62mm穿甲彈為研究對象,對侵徹不同阻抗介質(zhì)的熱效應進行仿真分析,得出陶瓷靶和鋁合金靶阻抗較大,無法實現(xiàn)修正,土壤靶可以實現(xiàn)修正,但是需要增加摩擦做功,即增加土壤靶體厚度。對于薄板,高阻抗靶體彈丸破碎穿透,低阻抗靶體彈丸溫升范圍過小,故取中阻抗介質(zhì)鋁合金為研究對象,研究不同侵徹速度、不同入射角對侵徹過程中彈丸表面溫升的影響。結(jié)果表明,在彈丸侵徹鋁合金板過程中,為了達到預期的侵徹效果,避免彈丸溫升過高,應采用垂直入侵或者較小的入射角。本文對彈丸非正侵徹半無限厚土壤靶體進行仿真,獲得彈體兩側(cè)溫度絕對差、...

【文章來源】： 中北大學山西省

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【文章目錄】：
摘要
abstract
1.緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 彈丸侵徹靶體過程溫升效應國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 鋼板侵徹問題研究綜述
        1.3.1 經(jīng)驗半經(jīng)驗公式
        1.3.2 理論分析
        1.3.3 數(shù)值模擬方法
    1.4 彈靶本構(gòu)模型研究綜述
        1.4.1 增量塑性理論
        1.4.2 塑性動態(tài)硬化模型
        1.4.3 PB本構(gòu)模型
        1.4.4 Johnson-cook本構(gòu)模型
        1.4.5 摩擦模型
        1.4.6 熱力學本構(gòu)模型
    1.5 論文研究主要內(nèi)容與框架結(jié)構(gòu)
        1.5.1 論文研究主要內(nèi)容
        1.5.2 論文結(jié)構(gòu)圖
2.鋼板侵徹理論模型
    2.1 侵徹過程
        2.1.1 初始接觸階段
        2.1.2 彈丸侵入階段
        2.1.3 剪切擠鑿階段
        2.1.4 穿甲破壞階段
        2.1.5 熱力耦合概念
    2.2 侵徹過程數(shù)值模擬
        2.2.1 基于ANSYS/LS-DYNA軟件數(shù)值模擬
        2.2.2 顯示積分算法
        2.2.3 彈丸侵徹靶板基本控制方程
    2.3 侵徹過程熱力耦合分析
        2.3.1 熱力耦合求解方法
        2.3.2 熱力耦合基本方程
        2.3.3 摩擦功轉(zhuǎn)熱
        2.3.4 直接耦合方程
        2.3.5 求解方程
    2.4 本章小結(jié)
3.彈丸侵徹鋁板熱結(jié)構(gòu)耦合數(shù)值模擬分析
    3.1 無溫度場彈丸侵徹鋁板過程仿真
        3.1.1 無溫度場彈丸侵徹鋁板過程前處理
        3.1.2 結(jié)構(gòu)分析求解
        3.1.3 仿真結(jié)果分析
    3.2 彈丸侵徹鋁板過程熱結(jié)構(gòu)耦合仿真
        3.2.1 傳熱過程求解原理
        3.2.2 熱結(jié)構(gòu)耦合求解設(shè)置
        3.2.3 熱結(jié)構(gòu)耦合結(jié)果分析
        3.2.4 溫度評估
    3.3 本章小結(jié)
4.不同工況下彈丸侵徹過程溫度分布情況研究
    4.1 侵徹不同阻抗介質(zhì)熱效應仿真
        4.1.1 數(shù)值模擬工況
        4.1.2 材料模型
        4.1.3 結(jié)果分析
    4.2 不同速度侵徹鋁合金靶熱效應仿真
        4.2.1 數(shù)值模擬工況
        4.2.2 結(jié)果分析
    4.3 不同侵入角度侵徹鋁合金靶熱效應仿真
        4.3.1 數(shù)值模擬工況
        4.3.2 結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
5.彈丸侵徹半無限厚靶體溫度場仿真分析
    5.1 彈丸侵徹半無限厚土壤靶溫度場
        5.1.1 數(shù)值模擬工況
        5.1.2 結(jié)果分析
    5.2 介質(zhì)內(nèi)的彈道軌跡調(diào)整
        5.2.1 獲取偏航時刻兩側(cè)溫度分布和介質(zhì)對彈丸的壓力
        5.2.2 不同形變量對彈道軌跡影響
    5.3 旋轉(zhuǎn)彈丸高速侵徹土壤介質(zhì)
        5.3.1 彈丸與土壤有限元模型的建立
        5.3.2 旋轉(zhuǎn)彈丸侵徹半無限厚土壤靶結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
6.結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[7]彈丸侵徹自然土彈道的試驗研究與數(shù)值模擬 [J]. 任保祥,陶鋼.  科學技術(shù)與工程. 2018(01)
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博士論文
[1]混凝土侵徹模型及其熱力學本構(gòu)模型研究[D]. 盧正操.中國科學技術(shù)大學. 2019



本文編號：3551691