导读:本文包含了侵彻混凝土机理论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:防护结构,约束混凝土,侵彻机理,数值模拟
侵彻混凝土机理论文文献综述
蒙朝美,刘飞,蒋志刚,宋殿义,谭清华[1]（2018）在《正六边形钢管约束混凝土靶抗侵彻机理的数值模拟》一文中研究指出钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能优于无约束混凝土靶。为了揭示钢管形状对抗侵彻机理的影响,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,采用有限元-光滑粒子法,对比分析了正六边形和圆形钢管约束混凝土靶的侵彻过程和约束机理。结果表明:钢管对混凝土的约束效应可以分为应力波效应和弹丸扩孔阶段限制混凝土径向位移效应,且以后者为主;钢管形状对靶中应力和钢管变形均有影响。弹丸中心入射时,圆形钢管受径向均匀压力作用,应力沿圆周近似均匀分布,钢管壁处于简单面内拉伸状态;六边形钢管壁受不均匀内压作用,钢管壁产生面内拉伸变形和面外弯曲变形,角部向内弯曲变形增加了对混凝土的约束作用,并在对角线附近形成了高压力区,从而增大了侵彻阻力,提高了抗侵彻性能。(本文来源于《振动与冲击》期刊2018年18期）
刘志林[2]（2018）在《卵形头部动能弹高速侵彻钢筋混凝土机理研究》一文中研究指出动能弹侵彻素/钢筋混凝土的研究是世界各国军事科研近20年来在深钻地武器研究领域中的重要课题,随着工事目标的坚固化和地下化,对钻地武器的设计要求也就越来越高。为了能攻击到深层工事目标,钻地弹需要更大的着靶动能,随着研究重点由低速向高速的转移,需对高速侵彻机理进行深入地研究。本文采用半经验半理论分析、试验研究以及数值模拟叁种研究手段,对侵彻速度在800～1400m/s范围内的尖卵形弹丸高速侵彻素/钢筋混凝土的物理过程中存在的力学问题进行了深入系统地研究,主要研究内容和结论如下:(1)提出了一种基于混凝土盖帽模型的球形动态空腔膨胀模型,采用一般形式的状态方程和屈服准则描述混凝土材料的动态力学特性,获得了通用的混凝土球形空腔膨胀模型的动态响应表达式。新空腔膨胀模型中考虑了混凝土介质高压体积屈服软化效应,依据本文考虑高压体积屈服软化效应的空腔膨胀模型,推导并获得空腔膨胀速度与空腔表面径向应力表达式(即侵彻问题中的阻力函数表达式),并依据阻力函数,基于微分面力法建立计算侵彻深度的迭代计算模型。为了验证阻力函数在高速侵彻条件下的适用性,利用次口径发射技术,开展了 60mm直径和125mm直径卵形弹丸侵彻C40混凝土介质的终点效应试验,弹丸撞击速度在800m/s～1400m/s范围内,获得了弹丸以不同撞击速度下的垂直侵彻混凝土靶板的侵彻深度。模型与试验对比结果表明:考虑混凝土高压屈服软化特性的侵彻阻力模型在高速段,相比已有侵彻阻力模型与试验结果具有更好的一致性。对比分析了弹丸不同头部CRH、质量以及靶体强度和密度对侵彻过程的影响,揭示了头部CRH、弹体质量、混凝土单轴抗压强度以及混凝土密度对侵彻的影响规律。(2)结合SPH无网格方法、RHT混凝土模型以及描述多孔特性材料的P一α状态方程,利用数值模拟方法研究了弹丸撞击有限厚度混凝土靶的靶板的失效模式,研究了弹丸撞击有限厚度靶发生开坑、崩落和贯穿叁种破坏模式的靶板损伤演化过程。特别的,针对弹丸贯穿中等厚度靶(10D～30D)开展了低速650m/s和高速1100m/s两种撞击速度的贯穿试验研究,结合数值模拟计算结果,重点研究了在同一撞击速度下,靶板厚度对弹丸贯穿剩余速度的影响规律,揭示了尖卵形弹丸贯穿中等厚度靶的贯穿机制。在第二章深侵彻阻力研究的基础上,在侵彻阻力模型中引入靶背自由面影响,建立可以预测极限贯穿厚度、弹丸剩余速的预测模型,对比分析试验结果和已有的贯穿经验公式,验证分析模型的精度和适用范围。(3)开展了 60mm弹丸垂直侵彻不同配筋率的钢筋混凝土介质的终点效应试验,采用6mm钢筋、网眼50mm×50mm的钢筋结构,通过控制钢筋层间距,达到体积配筋为0.5%、1.0%和2.0%的叁种配筋率方案,获得相同弹丸以不同速度撞击不同配筋率钢筋混凝土靶的侵彻深度,获得了配筋率对侵彻影响规律。通过对试验后靶体中断裂的钢筋的宏观和微观分析,确定了钢筋的断裂模式,并建立了钢筋的薄膜拉伸和弯曲耦合断裂失效模型。在高速侵彻阻力研究的基础上,考虑弹丸直接与钢筋发生碰撞时钢筋对弹丸的阻力,建立弹丸侵彻钢筋混凝土的工程解析模型。依据工程解析模型分析弹丸在钢筋交汇节点、钢筋网格中心点、单根钢筋的中点与钢筋接触情况下钢筋对侵彻的影响。模型计算结果与试验对比,表明本文模型在侵彻钢筋混凝土介质中的侵彻深度的计算是有效和实用的。模型计算分析表明:在网眼尺寸一定的条件下,随着体积配筋率的增大,钢筋对弹丸的阻力作用越明显,但在相同体积配筋率下,钢筋直径的影响小于钢筋网层间距的影响。(4)采用线切割方法对侵彻试验后的60mm和125mm弹丸表面弹头、弹身前段和弹身尾部切割取样,获得弹丸表面横截面显微组织分析试样,用金相显微镜对比分析试样表面沿厚度方向的组织结构变化,分析两种弹径的高速侵彻后表面组织变化特性。基于Jones侵蚀模型,建立了同时考虑弹丸质量损失和头部钝化的迭代计算模型,通过对侵彻弹丸试验计算分析,提出了一种考虑混凝土骨料硬度、弹体材料硬度以及弹体材料强度的侵蚀修正系数,修正后的模型计算精度增加明显。用3D扫描技术,对试验后的弹丸进行表面扫描,获取侵蚀后弹丸表面轮廓形状,分析弹丸头部形状演化规律,对比分析了弹体头部演化规律对侵彻的影响。(5)利用颗粒离散单元法,获得弹丸侵彻细观混凝土模型中弹丸受到介质的阻应力与侵彻速度的关系,并重点研究了粗骨料对侵彻阻力的影响。采用蒙特卡罗法随机生成并投放混凝土骨料且骨料的粒径分布满足级配曲线。通过对混凝土颗粒离散元细观力学模型进行单轴压缩实验、巴西劈裂实验和双轴压缩实验的参数反演,确定细观模型参数,能使细观混凝土模型具有和一般混凝土等效的力学性能。分析了骨料、过渡层和砂浆叁相材料各细观参数对混凝土单轴压缩应力应变关系影响以及锥形弹和平头弹弹丸直径对侵彻阻应力的影响。将颗粒离散元细观力学模型方法计算的弹丸阻应力与空腔膨胀理论计算模型相比较,表明计算离散元方法具有良好的精度和实用性。在数值模拟的结果分析基础上,提出了一种考虑混凝土最大粗骨料与弹径比值的弹丸侵彻阻应力修正公式,对比分析不同弹径,不同骨料直径对侵彻阻应力的影响,给出了工程中粗骨料直径的选取原则。(本文来源于《南京理工大学》期刊2018-04-01）
邓佳杰[3]（2018）在《头部刻槽弹体对混凝土靶侵彻机理研究》一文中研究指出动能侵彻战斗部是打击加固和深层防御工事的有效手段,借助于其自身初始动能侵入目标内部,依靠自身较小阻力结构外形达到预期的侵彻深度,同时利用弹体内部的高能炸药对目标进行毁伤。为了满足理想的侵彻性能要求,动能弹的结构外形设计及其对混凝土靶的侵彻深度研究尤为重要。头部刻槽弹体是一种新型结构,通过弹体头部刻槽,实现动能弹非圆截面头部结构,借助于这种头部结构与混凝土类靶体间的相互作用,达到提高侵彻深度的目的。头部刻槽弹体侵彻性能的研究还处于探索阶段,缺乏相关的研究成果。本文采用理论分析、试验研究和数值模拟叁者相结合的方法研究典型头部刻槽弹体侵彻混凝土靶问题,探究头部刻槽弹体侵彻机理,确定头部刻槽弹体结构参数对侵彻性能影响规律,主要研究内容和结论如下:(1)头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶体局部相互作用模型基于局部相互作用理论思想,结合柱坐标下的任意头部形状弹体外轮廓表示方法,发展完善了任意头部形状弹体侵彻混凝土靶两阶段的局部相互作用模型。基于尖卵形弹体结构,提出了头部U形对称刻槽弹体及头部L形非对称刻槽弹体设计方法并定义了极坐标下头部刻槽弹体几何结构数学表征。结合局部相互作用理论,推导得到了头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶的侵彻深度计算模型。在局部相互作用模型理论体系下对比分析头部U形对称刻槽弹体及头部L形非对称刻槽弹体两类头部刻槽弹体的头部锐化提高侵彻深度的作用。研究结果表明,头部刻槽弹体具有较好的侵彻能力;头部U形对称刻槽弹体锐化作用较大,其相对头部L形非对称刻槽弹体侵彻深度提高更为显着。(2)头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶体的弹靶分离数值模拟通过弹靶分离方法框架,建立弹体有限元模型并编写靶体响应力子程序,进而开展了头部U形对称刻槽弹体和头部L形非对称刻槽弹体垂直侵彻混凝土靶过程系列数值模拟研究。获取了头部刻槽弹体侵彻过程的侵彻深度和侵彻速度时程曲线,得到了头部L形非对称刻槽弹体侵彻自旋过程角度及角速度时程关系。对比分析了头部对称刻槽弹体与尖卵形弹体侵彻深度时程变化,研究了头部刻槽弹体侵彻过程规律。数值模拟结果表明,头部刻槽弹体相对尖卵形弹体具有较好的侵彻能力,头部L形刻槽弹体的头部非对称结构能够引起弹体自旋效应。(3)头部刻槽弹体侵彻半无限厚混凝土靶试验研究基于Φ14.5mm弹道枪和030mm弹道炮平台,开展了头部U形对称刻槽弹体、头部L形非对称刻槽弹体及尖卵形弹体垂直侵彻混凝土靶对比试验。通过高速摄影及试验后剖测靶体并回收弹体获取了弹体侵彻深度、靶体破坏形式、侵彻孔道形状、弹体表面材料附着情况以及头部L形非对称刻槽弹体侵彻自旋角度等试验数据。基于侵彻深度试验结果,分析了弹体头部刻槽结构相对尖卵形弹体在提高侵彻深度上的优势。同时,对比分析试验侵彻深度数据和局部相互作用模型理论计算结果,探究头部刻槽弹体侵彻机理。研究结果表明,头部刻槽弹体的侵彻深度与其头部结构尺寸密切相关;头部L形非对称刻槽弹体侵彻过程产生明显自旋;头部刻槽弹体侵彻破坏靶体模式能够有效降低靶体阻力,提高弹体侵彻深度。(4)考虑尖楔劈裂效应的靶体响应力研究以靶体宏观破坏特征为基础,区分了头部U形对称刻槽弹体侵彻阶段,基于碟状侵彻体嵌入靶体的尖楔劈裂模型,结合头部U形对称刻槽弹体结构,推导了弹体U形槽区域靶体响应力分布函数,进而提出靶体响应力函数表达式,最终给出了头部U形对称刻槽弹体的侵彻过程计算模型。分析讨论了头部U形对称刻槽弹体结构特征参量改变对侵彻深度的影响。研究结果表明:基于考虑尖楔劈裂效应的侵彻模型能够较好的预测头部U形对称刻槽弹体侵彻深度;头部U形对称刻槽弹体侵彻深度提高因素由弹体头部锐化效果和尖楔劈裂弱化靶体共同影响,尖楔劈裂弱化靶体效应是主要因素。(5)考虑切向剪切效应空腔膨胀理论靶体响应力研究利用有限元软件ANSYS/AUTODYN开展了轴向压缩和切向剪切联合作用下的空腔膨胀作用过程研究,分析了不同径向膨胀速度与旋转角速度比值下的空腔壁面径向应力变化规律。在一维准静态柱形空腔膨胀模型基础上,引入剪切项发展完善了二维准静态柱形空腔膨胀理论模型,推导了空腔膨胀径向应力随空腔膨胀过程中空腔半径间的关系式,进而提出了剪切效应弱化靶体响应力的无量纲因子。分析了切向速度与径向速度比例、单轴压缩屈服强度对混凝土空腔膨胀内腔壁面径向应力的影响规律。在局部相互作用模型基础上,建立了考虑切向剪切效应的靶体响应力的头部L形非对称刻槽弹体侵彻模型,并讨论了头部L形非对称刻槽弹体的头部结构特征参量对侵彻深度及侵彻自旋角度的影响。研究结果表明,基于考虑剪切效应的侵彻深度计算模型能够较好的预测头部L形非对称刻槽弹体的侵彻深度及侵彻自旋角度。头部L形非对称刻槽弹体侵彻过程前期减阻主导因素为弹体头部锐化作用,侵彻中后段弹体减阻主导因素为弹体自旋效应剪切靶体引起的材料强度弱化。(本文来源于《南京理工大学》期刊2018-03-01）
王宁[4]（2017）在《弹体侵彻素混凝土过程中装药动态响应机理研究》一文中研究指出重要目标深层次化、防护结构多元化对高速侵彻战斗部(以下简称“弹体”)的性能指标提出了越来越高的要求。国内外一直致力于弹体侵彻混凝土过程的外弹道性能研究并取得了长足进步,而且随着数值模拟软硬件的发展,系统研究侵彻过载条件下装药动态响应机理成为可能。本文以炮射过载试验为基础,利用有限元和反应性分子动力学等数值模拟方法,从不同尺度研究了弹内装药动态响应机理。主要研究内容如下:在Forrestal侵彻公式基础上进一步推导了贯穿公式。以Hanchak、Cargile和Forrestal等侵彻与贯穿混凝土实验为基础,运用LS-DYNA软件讨论了影响弹体侵彻与贯穿混凝土剩余速度的因素,并计算分析了弹体过载曲线。仿真结果与试验及理论值一致,为准确研究弹体侵彻混凝土过程中弹内装药的动态受力过程提供了必要前提条件。根据装有PBXN-109的弹体以705m/s速度侵彻素混凝土的试验,建立了有限元模型。利用正应力、剪应力和等效塑性应变等力学量的变化规律,分析了弹内装药不同部位的受力。结果表明,装药前端以压应力为主,尾端以拉应力为主,中部受到较弱的拉应力作用。在侵彻期,装药受到很强的振荡,尤其中部出现明显的拉力、压力的交替作用,而且靠近壳体内壁的中部装药的等效塑性应变也比两端大。弹内装药薄弱环节是进一步开展装药化学响应分析的重点。分别开展了装有B炸药等五种典型炸药的弹体侵彻素混凝土的模拟计算,分析了装药头部化学响应规律,并利用平面撞击试验和隔板试验分别从一维和二维角度研究了这些装药的冲击起爆过程,校验了装药点火与增长模型的相关参数。对比结果发现,侵彻过程中装药头部化学响应程度与装药的冲击起爆过程具有正相关性。利用ReaxFF反应性分子动力学进一步研究了装药主成分间的化学响应过程,弥补了试验或有限元方法在描述非均质装药“热点”成因微观机制方面存在的不足。基于多目标力场优化方法GARFfield,首次建立了含铝炸药的ReaxFF反应性力场,具有较广的应用前景。通过小分子结构、晶体性能参数和RDX/Al两组分热分解过程的研究证实了ReaxFF反应性力场较高的预测精度。基于一维平面撞击模型,采用LAMMPS分别研究了RDX/RDX之间、RDX/Al之间碰撞的微观过程。利用VMD、Atomeye和产物分析代码等后处理工具,分析了RDX/RDX和RDX/Al等两组分体系中RDX晶体的弹塑性行为、分解初始产物和准平衡态产物。结果表明,和RDX/RDX相比,RDX/Al在碰撞过程中的化学响应速度更快。带有不同厚度氧化层的纳米铝球抵抗变形的能力不同,氧化层的存在延迟了RDX分子和内核铝原子的反应时间。带有3nm厚氧化层的铝平板(微米铝模型)能够促进RDX分子的快速分解,但受到厚氧化层的阻隔,其内部活性铝原子只能和RDX分解产物中的氧原子发生二次反应。基于叁种摩擦模型,分别研究了纳米铝球与纳米铝球、RDX表面与RDX表面、Al表面与RDX表面等两组分体系的摩擦过程,分析了正压力、摩擦力以及摩擦系数的变化规律。结果表明,纳米铝球在摩擦过程中容易脱落氧化层。和RDX/RDX相比,RDX/Al之间的摩擦系数变小,而且Al表面的厚氧化层阻碍了摩擦过程中RDX分子和Al原子地反应,使得RDX/Al体系温升缓慢。从微观上解释了RDX中加入微米Al粉后,摩擦感度降低的现象。反应性分子动力学方法目前仅能半定量解释炮射试验和有限元推论的结果,然而,通过RDX/Al体系在拉压载荷或剪切载荷作用下的微观化学响应机理的研究,不仅提高了对这类极端苛刻条件下RDX/Al相互作用的认识水平,还为配方优化提供了一定技术指导。在装药动态响应机理研究基础上,继续开展了装药结构和装药力学性能对弹体侵彻过程的影响研究,性能优化后的装药顺利通过炮射过载试验考核,对后续进一步开展浇注配方指标定量化研究提供了技术支持。(本文来源于《南京理工大学》期刊2017-12-01）
蒙朝美[5]（2016）在《多边形钢管约束混凝土靶抗侵彻机理研究》一文中研究指出钢管约束混凝土具有优良的抗侵彻性能,在防护工程中应用前景广阔。本文在现有圆钢管约束混凝土抗侵彻性能和机理研究的基础上,开展了多边形钢管约束混凝土靶结构单元抗侵彻试验、数值模拟和工程模型研究,揭示了抗侵彻机理,建立了刚性弹侵彻约束混凝土靶工程模型,为约束混凝土在防护结构中的应用提供了重要依据,具有重要的工程应用价值。本文主要创新性工作如下:1、进行了正六边形、正方形和圆形钢管约束混凝土靶抗12.7mm硬芯枪弹侵彻试验,得到了破坏模式和主要损伤参数。结果表明:正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能优于圆形和正方形钢管约束混凝土靶;圆形钢管约束混凝土靶漏斗坑表面裂纹沿圆周均匀分布,混凝土侧面存在主裂纹;多边形钢管约束混凝土靶漏斗坑表面裂纹主要分布在对角线附近,混凝土侧面裂纹密而细;当偏心率小于0.35时,弹着点偏心距对多边形钢管约束混凝土靶的侵彻深度影响较小。2、基于侵彻试验,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,深入研究了钢管约束混凝土靶的抗侵彻机理,重点分析了正六边形钢管壁厚和边长对抗侵彻性能的影响,得到了混凝土和钢管应力的分布规律及影响正六边形钢管约束混凝土靶抗侵彻性能的因素。结果表明:钢管约束混凝土靶存在钢管约束和外围混凝土自约束双重作用;钢管约束效应可分为应力波效应和弹丸扩孔阶段的径向约束效应,且以后者为主;圆形钢管受径向均布压力作用,钢管壁处于简单拉伸状态;多边形钢管壁受不均匀内压作用,钢管壁发生面内拉伸变形和面外弯曲变形;圆形钢管约束混凝土靶的应力沿圆周近似均匀分布,多边形钢管约束混凝土靶在对角线附近形成高应力区,正六边形钢管约束混凝土靶小间距的高应力区提高了约束作用。壁厚和边长同时影响正六边形钢管约束混凝土靶的抗侵彻性能,优化壁厚和边长的匹配可以得到较优的抗侵彻性能,对于本文弹丸,较优的匹配为:边长47.5mm,壁厚3.5mm。3、首次提出粉碎区混凝土采用M-G准则,建立了约束混凝土的动态空腔膨胀模型和相应的刚性弹侵彻约束混凝土厚靶工程模型,分析了约束刚度和扩孔速度对空腔膨胀过程、扩孔压力以及响应模式的影响。结果表明:在一定范围内,增大约束刚度,可有效提高侵彻阻力;工程模型与硬芯枪弹侵彻钢管约束混凝土靶试验吻合较好,侵彻深度最大误差约为16%。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2016-11-01）
曹扬悦也[6]（2015）在《约束混凝土抗侵彻机理与工程模型研究》一文中研究指出混凝土作为军事和民用工程中应用最为广泛的建筑材料,其抗侵彻问题的研究具有重要意义。约束混凝土的抗侵彻能力优于无约束混凝土,然而目前有关约束混凝土抗侵彻性能和机理的研究较少。本文基于现有混凝土侵彻试验,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,开展了刚性弹侵彻约束混凝土厚靶问题研究,为约束混凝土在遮弹结构中的应用提供了理论支撑,具有重要的理论意义和应用价值。本文主要内容如下:1、提出了一个刚性弹侵彻半无限混凝土靶工程模型。针对Mohr-Coulomb屈服准则和Griffith准则的局限性,提出了粉碎区混凝土采用Hoek-Brown准则的空腔膨胀模型,得到了静阻力的解析解,建立了新的半无限混凝土侵彻深度工程模型。与现有典型侵彻试验和侵彻深度公式对比表明:本文提出的基于Hoek-Brown准则的球腔公式普适性较好,且在理论性上更具优势。2、建立了约束混凝土的准静态柱形和球形空腔膨胀理论。基于径向受弹性约束的有限直径模型和Hoek-Brown准则,得到了约束混凝土柱形和球形空腔准静态膨胀的解析解。通过算例,分析了空腔膨胀过程以及各影响因素,结果表明:约束混凝土的空腔膨胀过程不同于半无限混凝土介质,其空腔壁压力在膨胀过程中不断变化,约束刚度越大,对应的压力值越大,且约束效应对低强度混凝土的作用更明显。3、分析了约束混凝土抗长杆弹侵彻机理。运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对文献长杆弹侵彻混凝土靶试验进行了数值模拟,确定了合理的数值模型和参数;变化撞击速度和钢管约束混凝土厚靶半径、钢管壁厚,深入分析了钢管约束混凝土抗长杆弹侵彻机理。结果表明,提高约束刚度可有效减小侵彻深度,但是当钢管壁厚或靶径大到一定程度时,约束刚度对侵彻深度影响不大。另外,在隧道侵彻阶段,侵彻阻力基本为常数,且与撞击速度关系并不密切。4、分别建立了硬芯枪弹和刚性长杆弹侵彻约束混凝土工程模型。将约束混凝土空腔膨胀理论解应用于硬芯枪弹侵彻约束混凝土厚靶,得到了硬芯枪弹侵彻深度预测公式。基于长杆弹侵彻约束混凝土靶的数值模拟,建立了刚性长杆弹侵彻有限直径约束混凝土厚靶侵彻深度公式,公式计算侵深与数值模拟值吻合较好。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2015-08-01）
蒋志刚,甄明,刘飞,谭清华,宋殿义[7]（2015）在《钢管约束混凝土抗侵彻机理的数值模拟》一文中研究指出基于侵彻试验,运用LY-DYNA软件,有限元法和光滑粒子法相结合,采用混凝土连续帽盖模型,对12.7 mm穿甲弹侵彻小直径钢管约束混凝土厚靶机理进行了数值模拟研究。研究表明:数值模拟结果与侵彻试验吻合较好,可较好地反映钢管约束混凝土靶核心混凝土侧面环向裂纹;钢管对核心混凝土的约束作用主要发生在弹丸扩孔过程;核心混凝土侧面环向裂纹的形成是入射压缩波与靶体背面反射拉伸波及钢管约束效应共同作用的结果;钢管约束混凝土靶的抗侵彻能力优于无钢管约束混凝土靶。(本文来源于《振动与冲击》期刊2015年11期）
钱飞[8]（2015）在《高速侵彻混凝土弹体的质量侵蚀机理研究》一文中研究指出伊拉克战争等实战结果表明动能弹可以有效地打击地下目标,但是随着防护设施的深层化及高强度化,对这些设施的打击需要初速度更高的动能弹,初速度的提高将导致弹体表面的质量侵蚀更加明显,其将严重改变弹体的侵彻性能。采用理论分析与实验相结合的方法深入研究高速侵彻混凝土弹体的质量侵蚀现象,对侵彻后剩余弹体进行微观分析实验研究,探求和总结弹体质量侵蚀的物理机制,建立基于不同机制的弹体质量侵蚀模型。(1)采用微观分析实验研究侵彻试验后剩余弹体表面的质量侵蚀痕迹,观测了弹体头部表面的绝热剪切带、弹体表面的局部被切削痕迹及弹体表面各位置的熔融区厚度。总结了弹体质量侵蚀的物理机制,即弹体的质量侵蚀效应是弹体表面材料与混凝土相互作用的一个复杂过程,弹体表面材料的热熔化和混凝土碎颗粒或骨料切削弹体表面是造成弹体质量损失的主要机制,其中混凝土碎颗粒或骨料切削弹体表面是造成弹体质量损失的最主要原因,不考虑其他造成质量损失的物理或化学机制。(2)利用已有侵彻试验数据进行了弹体质量损失的量纲分析,获得影响质量损失的弹体材料强度无量纲数、弹体质量无量纲数和弹体初速度无量纲数。根据量纲分析和已有侵彻试验的研究结果,改进半经验质量侵蚀模型,分析混凝土骨料硬度及弹体材料强度对质量损失和侵彻深度的影响。(3)采用Klepaczko等建立的考虑绝热剪切和热传导等因素的变摩擦系数模型,计算弹体侵彻过程的摩擦力及摩擦功,建立了基于热熔化机制的质量侵蚀模型。研究了摩擦系数对质量损失和运动参数的影响,结果表明,只要选取适合的常摩擦系数值,摩擦系数的形式对弹体质量损失计算值的影响有限,变摩擦系数对侵蚀弹体的加速度曲线具有一定的影响。(4)开展了变摩擦系数与常摩擦系数对侵彻运动参数的研究。根据已有的实验数据分别确定常摩擦系数及变摩擦系数,结合基于空腔膨胀理论的弹体侵彻阻力,对弹体侵彻过程进行运动分析,研究结果表明,在弹体侵彻运动参数的研究中,采用变摩擦系数比常摩擦系数更符合实际。(5)改进Archard模型的形式,获得表征切削弹体头部材料的切削速度,考虑侵彻过程中弹靶间的摩擦生热对切削因子的影响,采用温度项连接摩擦与切削两种机制,采用节点回退法表征弹体头部形状的变化,建立了融合摩擦与切削两种机制的质量侵蚀模型,对比数值计算结果与国内外典型的实验数据,证实该质量侵蚀模型有效。(本文来源于《北京理工大学》期刊2015-06-01）
万帆[9]（2014）在《钢管约束混凝土抗侵彻性能与机理研究》一文中研究指出混凝土在遮弹层和防护墙等防护结构中得到广泛应用。约束混凝土在抗弹方面比普通混凝土具有明显优势。本文针对现有约束混凝土抗侵彻研究的严重不足,开展钢管约束混凝土抗侵彻性能和机理研究,包括侵彻试验、数值模拟和理论分析。本文的研究为遮弹层和防护墙等防护结构的设计和应用提供了参考,具有重要的学术价值和军事意义。本文主要工作如下:1、进行了12.7mm硬芯枪弹打击钢管约束混凝土靶的侵彻试验,研究了弹着点偏心、撞击速度、钢管直径和壁厚对靶体抗侵彻性能的影响以及钢管约束混凝土靶的抗多发打击性能。结果表明:弹丸侵彻下靶体迎弹面混凝土表现出裂纹-粉碎响应模式;弹丸偏心会导致侵深小幅度增加,偏心较大时钢管易产生鼓曲和撕裂等现象;撞击速度越大,侵深增加的越明显;钢管直径越小、壁厚越大,靶体的抗侵彻能力越强,但壁厚太小靶体易发生无效防护,壁厚过厚侵深减小不明显,经济性差;对于本文试验用钢管约束混凝土靶,单发侵深较半无限靶可减小20%;小直径钢管约束混凝土靶能有效抵抗3发打击,在最终侵深和靶体损伤等方面都优于半无限靶。2、在侵彻试验基础上,运用ANSYS/LS-DYNA开展了钢管约束混凝土靶抗侵彻机理的数值模拟研究。结果表明:随着弹丸的侵入,靶体混凝土损伤大致可分为形成漏斗坑阶段和隧道区侵彻阶段;混凝土应力区域的扩展在侵彻初期同半无限靶,呈半球形向下扩展,后来由于钢管的约束作用逐渐形成近似平面波向下扩展;钢管壁单元环向应力远大于径向应力,钢管应力响应与混凝土基本同步,对于给定截面,当弹丸侵彻到该截面位置时钢管约束作用最大;对本文试验所用弹丸和速度(820m/s左右),当靶径/弹径比大于31.9时,靶体可以作为半无限靶看待。3、针对现有刚性弹侵彻半无限混凝土靶侵深公式对钢管约束混凝土靶的不适用性,基于Forrestal侵深模型,结合硬芯枪弹侵彻钢管约束混凝土靶的特点,建立了与钢管约束刚度相关的侵深预测公式,与本文试验结果和文献试验结果比较表明:所建立的侵深公式能较为准确地预测钢管约束混凝土靶抗硬芯枪弹单发和多发打击侵深。本文研究表明,钢管约束混凝土具有优越的抗单发和多发打击性能,具体表现在能有效减小靶体混凝土损伤范围和弹丸侵深;在进行靶体设计时需综合考虑抗弹性能和经济性等各方面的因素,即进行优化设计。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2014-11-01）
刘海鹏,高世桥,金磊[10]（2014）在《弹侵彻混凝土靶面成坑机理分析》一文中研究指出弹侵彻混凝土靶问题已经在军用和民用领域里得到了广泛的研究。从许多弹目侵彻实验中均可看到,当弹体撞击混凝土靶时,不管是半无限厚混凝土靶还是有限厚混凝土靶,在弹靶侵彻过程中,靶板正面有大块的混凝土剥落,形成近似的锥形坑。人们建立了多种经验公式以预测弹对靶体冲击时的靶体效应。但这些经验公式大多都是针对侵彻深度和贯穿厚度的预测计算,几乎都不适用于弹侵彻混凝土过程的靶面成坑分析。为了更明确地解释弹侵彻混凝土靶表面成坑,本文在分析混凝土材料组成特点的基础上基于法向膨胀理论对靶面成坑进行了理论分析。并利用Ansys软件进行了数值模拟仿真。计算结果与实测结果基本一致。(本文来源于《第六届全国强动载效应及防护学术会议暨2014年复杂介质/结构的动态力学行为创新研究群体学术研讨会论文集》期刊2014-07-13）
侵彻混凝土机理论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
动能弹侵彻素/钢筋混凝土的研究是世界各国军事科研近20年来在深钻地武器研究领域中的重要课题,随着工事目标的坚固化和地下化,对钻地武器的设计要求也就越来越高。为了能攻击到深层工事目标,钻地弹需要更大的着靶动能,随着研究重点由低速向高速的转移,需对高速侵彻机理进行深入地研究。本文采用半经验半理论分析、试验研究以及数值模拟叁种研究手段,对侵彻速度在800～1400m/s范围内的尖卵形弹丸高速侵彻素/钢筋混凝土的物理过程中存在的力学问题进行了深入系统地研究,主要研究内容和结论如下:(1)提出了一种基于混凝土盖帽模型的球形动态空腔膨胀模型,采用一般形式的状态方程和屈服准则描述混凝土材料的动态力学特性,获得了通用的混凝土球形空腔膨胀模型的动态响应表达式。新空腔膨胀模型中考虑了混凝土介质高压体积屈服软化效应,依据本文考虑高压体积屈服软化效应的空腔膨胀模型,推导并获得空腔膨胀速度与空腔表面径向应力表达式(即侵彻问题中的阻力函数表达式),并依据阻力函数,基于微分面力法建立计算侵彻深度的迭代计算模型。为了验证阻力函数在高速侵彻条件下的适用性,利用次口径发射技术,开展了 60mm直径和125mm直径卵形弹丸侵彻C40混凝土介质的终点效应试验,弹丸撞击速度在800m/s～1400m/s范围内,获得了弹丸以不同撞击速度下的垂直侵彻混凝土靶板的侵彻深度。模型与试验对比结果表明:考虑混凝土高压屈服软化特性的侵彻阻力模型在高速段,相比已有侵彻阻力模型与试验结果具有更好的一致性。对比分析了弹丸不同头部CRH、质量以及靶体强度和密度对侵彻过程的影响,揭示了头部CRH、弹体质量、混凝土单轴抗压强度以及混凝土密度对侵彻的影响规律。(2)结合SPH无网格方法、RHT混凝土模型以及描述多孔特性材料的P一α状态方程,利用数值模拟方法研究了弹丸撞击有限厚度混凝土靶的靶板的失效模式,研究了弹丸撞击有限厚度靶发生开坑、崩落和贯穿叁种破坏模式的靶板损伤演化过程。特别的,针对弹丸贯穿中等厚度靶(10D～30D)开展了低速650m/s和高速1100m/s两种撞击速度的贯穿试验研究,结合数值模拟计算结果,重点研究了在同一撞击速度下,靶板厚度对弹丸贯穿剩余速度的影响规律,揭示了尖卵形弹丸贯穿中等厚度靶的贯穿机制。在第二章深侵彻阻力研究的基础上,在侵彻阻力模型中引入靶背自由面影响,建立可以预测极限贯穿厚度、弹丸剩余速的预测模型,对比分析试验结果和已有的贯穿经验公式,验证分析模型的精度和适用范围。(3)开展了 60mm弹丸垂直侵彻不同配筋率的钢筋混凝土介质的终点效应试验,采用6mm钢筋、网眼50mm×50mm的钢筋结构,通过控制钢筋层间距,达到体积配筋为0.5%、1.0%和2.0%的叁种配筋率方案,获得相同弹丸以不同速度撞击不同配筋率钢筋混凝土靶的侵彻深度,获得了配筋率对侵彻影响规律。通过对试验后靶体中断裂的钢筋的宏观和微观分析,确定了钢筋的断裂模式,并建立了钢筋的薄膜拉伸和弯曲耦合断裂失效模型。在高速侵彻阻力研究的基础上,考虑弹丸直接与钢筋发生碰撞时钢筋对弹丸的阻力,建立弹丸侵彻钢筋混凝土的工程解析模型。依据工程解析模型分析弹丸在钢筋交汇节点、钢筋网格中心点、单根钢筋的中点与钢筋接触情况下钢筋对侵彻的影响。模型计算结果与试验对比,表明本文模型在侵彻钢筋混凝土介质中的侵彻深度的计算是有效和实用的。模型计算分析表明:在网眼尺寸一定的条件下,随着体积配筋率的增大,钢筋对弹丸的阻力作用越明显,但在相同体积配筋率下,钢筋直径的影响小于钢筋网层间距的影响。(4)采用线切割方法对侵彻试验后的60mm和125mm弹丸表面弹头、弹身前段和弹身尾部切割取样,获得弹丸表面横截面显微组织分析试样,用金相显微镜对比分析试样表面沿厚度方向的组织结构变化,分析两种弹径的高速侵彻后表面组织变化特性。基于Jones侵蚀模型,建立了同时考虑弹丸质量损失和头部钝化的迭代计算模型,通过对侵彻弹丸试验计算分析,提出了一种考虑混凝土骨料硬度、弹体材料硬度以及弹体材料强度的侵蚀修正系数,修正后的模型计算精度增加明显。用3D扫描技术,对试验后的弹丸进行表面扫描,获取侵蚀后弹丸表面轮廓形状,分析弹丸头部形状演化规律,对比分析了弹体头部演化规律对侵彻的影响。(5)利用颗粒离散单元法,获得弹丸侵彻细观混凝土模型中弹丸受到介质的阻应力与侵彻速度的关系,并重点研究了粗骨料对侵彻阻力的影响。采用蒙特卡罗法随机生成并投放混凝土骨料且骨料的粒径分布满足级配曲线。通过对混凝土颗粒离散元细观力学模型进行单轴压缩实验、巴西劈裂实验和双轴压缩实验的参数反演,确定细观模型参数,能使细观混凝土模型具有和一般混凝土等效的力学性能。分析了骨料、过渡层和砂浆叁相材料各细观参数对混凝土单轴压缩应力应变关系影响以及锥形弹和平头弹弹丸直径对侵彻阻应力的影响。将颗粒离散元细观力学模型方法计算的弹丸阻应力与空腔膨胀理论计算模型相比较,表明计算离散元方法具有良好的精度和实用性。在数值模拟的结果分析基础上,提出了一种考虑混凝土最大粗骨料与弹径比值的弹丸侵彻阻应力修正公式,对比分析不同弹径,不同骨料直径对侵彻阻应力的影响,给出了工程中粗骨料直径的选取原则。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
侵彻混凝土机理论文参考文献
[1].蒙朝美,刘飞,蒋志刚,宋殿义,谭清华.正六边形钢管约束混凝土靶抗侵彻机理的数值模拟[J].振动与冲击.2018
[2].刘志林.卵形头部动能弹高速侵彻钢筋混凝土机理研究[D].南京理工大学.2018
[3].邓佳杰.头部刻槽弹体对混凝土靶侵彻机理研究[D].南京理工大学.2018
[4].王宁.弹体侵彻素混凝土过程中装药动态响应机理研究[D].南京理工大学.2017
[5].蒙朝美.多边形钢管约束混凝土靶抗侵彻机理研究[D].国防科学技术大学.2016
[6].曹扬悦也.约束混凝土抗侵彻机理与工程模型研究[D].国防科学技术大学.2015
[7].蒋志刚,甄明,刘飞,谭清华,宋殿义.钢管约束混凝土抗侵彻机理的数值模拟[J].振动与冲击.2015
[8].钱飞.高速侵彻混凝土弹体的质量侵蚀机理研究[D].北京理工大学.2015
[9].万帆.钢管约束混凝土抗侵彻性能与机理研究[D].国防科学技术大学.2014
[10].刘海鹏,高世桥,金磊.弹侵彻混凝土靶面成坑机理分析[C].第六届全国强动载效应及防护学术会议暨2014年复杂介质/结构的动态力学行为创新研究群体学术研讨会论文集.2014