一种基于弹靶分离方法的带攻角斜侵彻弹道分析方案设计

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1、南京理工大学本科生科研训练结题论文作者王利明1101500335学院机械工程学院专业机械工程及自动化项目名称一种基于弹靶分离方法的带攻角斜侵彻弹道分析方案设计姓名专业技术职务指导者张先锋副教授2014年9月南京理工大学本科生科研训练（论文）中文摘要本文过对国内外各种混凝土模型和数值模拟方法的历史与现状进行调研，确定出比较合适的材料模型和算法，针对刚性弹丸侵彻混凝土靶的问题进行数值模拟，利用现有的实验数据验证其可行性，本课题作为研究侵彻问题的重要手段，其主要研究内容如下(1)计算确定带攻角斜侵彻的弹丸侵彻过程中

2、的靶体响应力函数；(2)利用ABAQUS/Expliclt显示动态有限元软件建立带攻角的斜侵彻弹丸有限元模型；(3)利用ABAQUS软件子程序二次开发功能，将靶体响应力函数写入ABAQUS第5页软件的VDLOAD子程序中；(4)进行相关仿真和弹道分析。关键字弹把分离斜侵彻混凝土第5页目录1混凝土侵彻的国内外研究历史与现状..................................42课題的意义和本文工作..............................................53混凝

3、土的侵彻研究进展..............................................73.1混凝土的侵彻破坏准则3.2混凝土损伤模型3.2.1拉伸损伤模型3.2.2混凝土侵彻模型4材料本构模型及其参数确定.........................................165仿真结果与分析...................................................17参考文献...................................

4、.......................20第5页1混凝土侵彻的国内外研究历史与现状长期以来，关于混凝土侵彻的研究一直是个活跃的领域，研究的重点主要集中在混凝土的模型和各种侵彻经验公式的推导；随着有限元技术的飞速发展，运用计算机进行侵彻数值模拟已经得到广泛的应用，但至今还没有实现对混凝土侵彻进行比较全面、准确的数值模拟。RRRobertson以及NDRC的专题报告都把混凝土作为一类靶体进行了研究,得到了一系列或基于实验数据或半实验半理论的计算侵公式。二战期间，欧洲轴心国和盟国都构筑了大量的混凝土工事和防

5、护掩体，使侵彻混凝土的研究日益受到视重特别是多种侵彻机理的提出，为混凝土侵彻的研究提供了理论分析方法^由于钻地武器的研制和核电站安全防护等原因，二战以后侵彻浪凝土的研究得到了格外关注，1960年SNL的土壤动力学研究计划标志着美国钻地武器研究的开端，该计划的目的是；一、对弹体侵彻岩石等靶体材料过程中的基本物理现象做迸一步的了解；二、取得足够的实验数据，预估侵彻深度和弹体所受阻为的经验公式。为此SNL进行了大量的涉及多种靶材的实验，CW.Yong(SNLJ98S)在导弹科学会议上报道，SNL有一个侵彻多种靶材的

6、数据库，这些数据来源于3000多次全尺寸对自然土层和混凝土靶的侵彻实验。并从侵彻深度与撞击速度、紀体性质、弹头形状、弹重和弹体横截面等之间关系的丰富的实验数据中，总结出了预估侵彻深度的经验公式。19774979年间，R.S.Bernard等发表了一系列或依据实验数据做近似曲线或对阻力做一定的假设而得到的優彻岩石和混凝土的经验公式⑷。GW.Stone等发表了一系列文章，分别考虑了靶体材料性质、弹头形状因素对侵彻过程的影响。七十年代随着核工业的发展，核电站用的防辐射混凝土墙需要抵抗意外因素所引起的撞击和导弹的袭击

7、，从而促逬了对混凝土撞击現象的广泛硏究。第5页海湾战争以来精确制导战斗部侵彻混凝土结构受到人们的普遍关注。设计打击混凝土结构的高速飞行战斗部需要预测战斗部冲击混凝土结构的动力响应。由于在冲击过程中混凝土要经历大变形、髙应变率和高压作用，因此问题的描述比较复杂6目前多将混凝土类比为各向同性的弹塑性模型，用空腔理论加以理论推导最初为不可压缩的弹塑性模型，后来发展到可压缩的弹塑性材料模型，对混凝土介质力学特性的认识主要偏重于静力学特性，对于动态特性做的工作很少，但在研究混凝土介质的冲击阻力特性时，其动态特性十分重要

8、！近年来，随着实验技术、测试技术以及计算技术的发展，人们对混凝土的动态力学性质有了一些初步认识。我国在弹体侵彻破坏效应方面也做了大量的研究，但与国外的研究相比特别是和国外军事强国相比还是有很大的差距的。从五十年代以来，我国就开展了利用当时的炮炸弹进行了大量的野外现场试验，主要是验证釆用国外的弹体侵彻预估公式的适用性。但由于常規武器技术的飞速发展，五、六十年代的常规武器已远远落后于现代常规武器，特别是