空地导弹对典型建筑物毁伤效能评估方法研究

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战争中摧毁敌军的地面指挥建筑有着重要的战略意义,作战时需要评估导弹对建筑的毁伤能力以便制定相应火力打击计划,而导弹对建筑的毁伤评估涉及到侵彻力学、爆炸力学、结构动力学和目标易损性评估等多个学科的相关内容,是一项专业要求较高且耗时的工作,因此迫切需要发展一种快速、准确的毁伤评估方法。本文从导弹对建筑结构构件的侵彻过程、建筑构件上战斗部爆炸载荷的预测、爆炸载荷下建筑构件的动态响应与毁伤评估、建筑整体的毁伤评估等方面,系统地对导弹攻击下建筑物毁伤评估方法展开了研究。首先基于动态空腔膨胀理论建立了弹药侵彻钢筋混凝土构件时剩余速度与侵彻时间的计算模型,进一步结合导弹引信延迟时间提出了导弹在建筑内部炸点位置的计算方法。其次利用等效单自由度方法与超压冲量毁伤曲线方法提出了建筑构件的毁伤准则,对于战斗部近距离爆炸下构件的毁伤计算,给出了非均布爆炸载荷等效为均布载荷的等效方法,同时针对建筑内部爆炸冲击波的传播,基于能量守恒定律建立了冲击波破坏构件后强度衰减的计算模型。对于战斗部爆炸破坏后的建筑结构,利用平面框架模型与分层分析方法提出重力载荷作用下残余框架结构的后续破坏计算方法,并建立了建筑物整体毁伤程度的计算模型,随后通过对导弹毁伤计算区域毁伤划分网格的方式建立了导弹对建筑的毁伤矩阵,同时提出了导弹对建筑物毁伤效能指数的计算方式。最后基于毁伤矩阵建立了与建筑物毁伤效能指数对应的毁伤函数模型,结合导弹制导精度给出了导弹对建筑的毁伤期望计算模型,建立了完整的空地导弹对建筑物毁伤效能评估方法。基于以上方法编写了导弹对建筑物毁伤评估仿真程序,构建了建筑模型和导弹模型,计算了导弹在不同攻击条件下的毁伤矩阵以及对应的建筑毁伤效能指数,同时也计算了不同攻击条件下导弹对建筑的毁伤期望。计算结果表明对于导弹对建筑的毁伤期望,建筑在导弹攻击方向上的投影面积变化影响较大,导弹终点速度变化影响较小。导弹终点速度相同时,投影面积越大毁伤期望也越大;导弹攻击方向相同时,终点速度越大毁伤期望不一定越大。
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