刚性弹体侵彻混凝土弹道偏转规律研究

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斜侵彻、带攻角侵彻是弹体侵彻靶体时常见的情况。相对于垂直侵彻问题来讲,目前国内外对斜侵彻和带攻角侵彻混凝土介质弹道偏转规律的研究较少。本文采用实验研究、理论分析和数值模拟三者相结合的方法研究了刚性弹体侵彻混凝土靶过程中不同的影响因素对弹道偏转的影响规律,可为动能侵彻战斗部的设计提供一定的参考。本文的主要研究内容包括:1.建立了刚性弹体侵彻混凝土靶弹道偏转的计算模型。分别采用经验公式法、理论分析法和数值模拟法得到了刚性弹体侵彻混凝土过程中弹体表面应力与表面法向速度间的关系式。在此基础上,利用弹靶分离的思想,将所得应力当做弹体侵彻过程中所受到的阻力,通过ABAQUS/EXPLICIT软件加载到弹体表面,并考虑自由表面效应的影响,利用Fortran语言编写VDLOAD子程序,建立了弹体斜侵彻、带攻角侵彻半无限混凝土靶板的计算模型,计算得到了刚性弹体侵彻半无限厚混凝土靶时弹体的质心运动轨迹。通过与相关文献中的实验进行比较,发现该模型的计算结果和实验吻合较好。2.开展了刚性弹体侵彻混凝土靶的数值模拟研究。利用有限元软件LS-DYNA建立了弹体侵彻混凝土的有限元模型,使用HJC混凝土本构材料模型和刚性弹体模型,模拟了弹体垂直侵彻、斜侵彻、带攻角侵彻和带攻角斜侵彻混凝土靶板的过程,分析了侵彻过程中弹体的速度、过载等一些参数的变化规律。通过和实验结果比较,发现数值模拟的计算结果和实验吻合较好。3.分析了刚性弹体侵彻混凝土靶过程中弹道偏转的影响因素和弹道偏转规律。在数值模拟的基础上,分析了影响弹道偏转的各个因素(倾角、攻角、速度、弹体的质心位置)对侵彻深度、弹道偏转角度的影响。通过本文的研究,得到了刚性弹体侵彻混凝土靶过程中弹道偏转的影响因素和偏转规律,所得结论可以用于指导动能侵彻战斗部的设计。
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