【摘 要】
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在现代战争中,防御工事已经不再面临单一的侵彻破坏或爆炸破坏,随着各类穿甲弹和钻地弹的发展,防护材料更多面临的是在侵彻爆炸耦合作用下的毁伤效应。因此,对于防护材料重要组成部分的混凝土材料,提高其抗侵彻爆炸性能就具有十分重要的意义。本文把功能梯度和混凝土材料相结合,研究了以下几个内容:(1)靶体结构。通过研究不同结构对功能梯度水泥基复合材料的影响,确定靶体使用3层结构。(2)不同功能层的材料选择及配合
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在现代战争中,防御工事已经不再面临单一的侵彻破坏或爆炸破坏,随着各类穿甲弹和钻地弹的发展,防护材料更多面临的是在侵彻爆炸耦合作用下的毁伤效应。因此,对于防护材料重要组成部分的混凝土材料,提高其抗侵彻爆炸性能就具有十分重要的意义。本文把功能梯度和混凝土材料相结合,研究了以下几个内容:(1)靶体结构。通过研究不同结构对功能梯度水泥基复合材料的影响,确定靶体使用3层结构。(2)不同功能层的材料选择及配合比设计。考虑到抗爆和抗侵彻的性能要求,将靶体分为不同的功能层,并对每层材料进行优化设计。分别得到了由6mm和20mm平直型钢纤维在6%的总体积掺量下以3∶3混杂制备而来的阻裂层,以及使用陶瓷球/棕刚玉等5种类型骨料制备而来的抗钻层。(3)靶体的抗侵彻爆炸性能。根据上述结果,分别制备了含高强硬质骨料的功能梯度靶(BS、BT以及BZ靶)、超高性能纤维混凝土靶(BX靶)以及普通混凝土靶(NC靶),并在不同弹速和炸药用量下进行侵彻爆炸试验。对于BX靶,其开坑破坏比分别为27.33%和62.87%,在所有靶体处于较低水平;而对于BS、BT以及BZ靶,骨料的存在极大提高了材料的抗侵彻爆炸性能,使其侵彻爆炸后得深度全都控制在100mm以内,远低于NC和BX靶的270mm和244.1mm。因此,材料的抗侵彻爆炸性能表现为:含高强硬质骨料的功能梯度靶>超高性能纤维混凝土靶>普通混凝土靶。(4)侵彻爆炸作用下的深度模型。根据试验和靶体参数,对现有的侵彻深度公式、爆炸震塌公式进行对比研究;通过引入骨料参数、钢管混凝土统一理论对其进行改良,并在此基础上提出了侵彻爆炸耦合作用下的爆炸深度模型;最终使得误差被分别控制在1%、3%和10%以内。
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