目前已研制成功的侵徹戰(zhàn)斗部,絕大部分的靶標(biāo)考核材料為混凝土,而現(xiàn)有重要軍事工程多構(gòu)建于巖體之中,依靠巖層提供主要防護(hù)能力。通常情況下,巖石與混凝土(密度和強(qiáng)度)差異較大,特別是致密堅(jiān)硬巖石所形成的阻力遠(yuǎn)高于混凝土。在巖石侵徹過程中,彈體容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞,甚至不能有效侵入靶體,這意味著,使用混凝土為考核目標(biāo)的戰(zhàn)斗部在碰到高強(qiáng)度巖石目標(biāo)時(shí)毀傷能力很可能不足。另外,研究人員對巖石的侵徹研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有對混凝土介質(zhì)的侵徹研究豐富和深入,而且國內(nèi)外公布的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中,巖石侵徹試驗(yàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)少于混凝土數(shù)據(jù)。為此,設(shè)計(jì)了具有相同的形狀,但不同的外殼厚度的彈體結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了 1000m/s左右速度下的侵徹混凝土和高強(qiáng)度巖石靶對比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:在該高著速條件下,對于混凝土靶體,彈體有效侵入靶體,試驗(yàn)后彈體表面發(fā)現(xiàn)磨蝕痕跡而沒有明顯大變形;對于巖石靶體,兩種殼體厚度的試驗(yàn)彈體均發(fā)生完全破碎且未能有效侵入巖石靶,而巖石靶體僅在表層產(chǎn)生粉碎性破壞。針對侵徹巖石靶的彈體斷裂破壞,結(jié)合斷口形貌,從材料和結(jié)構(gòu)角度分別進(jìn)行了分析,分析表明:材料失效和結(jié)構(gòu)破壞兩種因素的綜合作用導(dǎo)致了彈體斷裂,其中基于鉸鏈結(jié)構(gòu)假設(shè)和以動(dòng)態(tài)塑...

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 高速侵徹巖石混凝土的試驗(yàn)與理論研究動(dòng)態(tài)
    1.3 沖擊動(dòng)力學(xué)數(shù)值方法的研究動(dòng)態(tài)
        1.3.1 沖擊動(dòng)力有限元學(xué)(FEM)的研究動(dòng)態(tài)
        1.3.2 無網(wǎng)格光滑流體動(dòng)力學(xué)(SPH)的研究動(dòng)態(tài)
    1.4 本文的研究內(nèi)容及章節(jié)安排
        1.4.1 本文的研究內(nèi)容
        1.4.2 本文的章節(jié)安排
2 高速侵徹巖石和混凝土靶的試驗(yàn)研究及初步分析
    2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備
        2.1.1 彈體設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方案
        2.1.2 彈體和靶體材料
    2.2 巖石侵徹試驗(yàn)結(jié)果
    2.3 混凝土侵徹試驗(yàn)結(jié)果
    2.4 彈體破壞分析
        2.4.1 材料破壞分析
        2.4.2 結(jié)構(gòu)破壞分析
    2.5 本章小結(jié)
3 高速侵徹巖石和混凝土靶的數(shù)值模擬研究
    3.1 材料本構(gòu)及參數(shù)
        3.1.1 金屬材料參數(shù)
        3.1.2 巖石和混凝土材料
        3.1.3 填充物質(zhì)(硫磺)
    3.2 巖石侵徹模擬結(jié)果及分析
        3.2.1 離散模型
        3.2.2 殼體失效的機(jī)理分析
        3.2.3 裝填物對彈體破壞的影響
        3.2.4 入射條件對彈體破壞的影響
    3.3 混凝土侵徹模擬結(jié)果分析
        3.3.1 三維模型殼體強(qiáng)度分析
        3.3.2 二維侵徹能力分析
    3.4 本章小結(jié)
4 二維熱力耦合FEM對鎢合金試件的沖擊剪切分析
    4.1 熱力耦合動(dòng)力學(xué)基本方程及有限元離散
        4.1.1 基本方程
        4.1.2 熱力耦合動(dòng)力學(xué)有限元計(jì)算理論
    4.2 有限元熱傳導(dǎo)理論
        4.2.1 有限元軸對稱熱傳導(dǎo)基本方程及變分
        4.2.2 三角形單元的分析
        4.2.3 熱傳導(dǎo)程序的嵌入與完整計(jì)算流程
    4.3 沖擊熱力耦合材料本構(gòu)
        4.3.1 熱力耦合材料本構(gòu)
        4.3.2 應(yīng)力更新
    4.4 梯形試件絕熱剪切分析
        4.4.1 計(jì)算模型
        4.4.2 TMC-M和TA-M的計(jì)算結(jié)果分析
        4.4.3 TMC-M的熱傳導(dǎo)系數(shù)影響
        4.4.4 TMC-M的熱脹系數(shù)影響
    4.5 本章小結(jié)
5 二維熱力耦合SPH對鋼靶的沖塞剪切分析
    5.1 光滑粒子法的核心思想
    5.2 核估計(jì)與粒子近似
        5.2.1 核估計(jì)
        5.2.2 核函數(shù)
        5.2.3 粒子近似
    5.3 沖擊動(dòng)力學(xué)基本方程及SPH離散
    5.4 SPH熱傳導(dǎo)基本理論及離散
    5.5 其他相關(guān)問題
        5.5.1 人工粘性
        5.5.2 光滑長度及粒子相互作用的對稱性
        5.5.3 粒子搜索
        5.5.4 時(shí)間步長
        5.5.5 材料的界面處理
        5.5.6 熱力耦合SPH計(jì)算流程
    5.6 平頭彈對有限厚金屬靶的沖塞剪切分析
        5.6.1 模型和參數(shù)
        5.6.2 計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證
        5.6.3 TMC-M與TA-M模型對比結(jié)果
    5.7 本章小結(jié)
6 全文總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 本文創(chuàng)新
    6.3 未來展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與成果



本文編號：3739766