高速侵彻钢筋混凝土靶板的数值模拟研究

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1、高速侵彻钢筋混凝土靶板的数值模拟研究庞洪鑫2015年1月中图分类号：O347UDC分类号：531高速侵彻钢筋混凝土靶板的数值模拟研究作者姓名庞洪鑫学院名称机电学院指导教师任会兰教授答辩委员会主席秦太验教授申请学位工学硕士学科专业力学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月TheStudyofNumericalSimulationofHigh-speedPenetrationintoReinforcedConcreteCandidateName：HongxinPangSchoolorDepartment:MechatronicalEn

2、gineeringFacultyMentor:Prof.HuilanRenChair,ThesisCommittee：Prof.TaiyanQinDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：MechanicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成

3、果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文研究的问题是高速侵彻钢筋混凝土靶板的数值模拟，主要通过理论分析和数值模拟相结合的方法，针对动能侵彻体侵彻钢筋混凝土靶板以及双层药型罩结构和炸高对聚能射流侵彻混凝土靶板的影响进行了系统的分析和研究。在回顾前人工作成果以及国内外研究现状的基础上，对其中的一些重要问题做出了一些有益的探索工作。本文涉及的主要研究内容包括：1、选用成熟的L

4、S-DYNA有限元软件，采用分离式建模方式建立动能侵彻体侵彻钢筋混凝土靶板的数值模型，参照前人的试验对侵彻靶板后的弹体剩余速度、过载曲线以及靶板的破坏进行研究，同时对弹体着靶位置对侵彻效果的影响进行了对比分析。数值计算得到的结果与实验结果较为相符，结果表明，钢筋对弹体有明显的减速作用，可以很好的提高靶板的抗侵彻性能。2、针对小锥角聚能装药形成射流具有较大速度梯度的特点，结合虚拟原点概念，对射流在运动过程中的拉伸变形情况进行了分析，得出了射流轴向以及横向尺寸变化规律。在传统流体动力学侵彻理论的基础上，对在射流侵彻作用下的混凝土靶板的横向响应进行

5、了分析，得出孔道孔径随侵彻深度变化的规律。使用AUTODYN有限元软件建立射流侵彻混凝土靶板的数值模型进行验证，数值结果与理论推导结果相吻合。3、对于聚能射流侵彻中炸高对侵彻效果的影响进行了数值模拟研究。利用已验证的数值模型，研究不同炸高下聚能射流侵彻靶板的深度及孔径等参数分布规律；得到锥角为60°的聚能装药结构的最佳炸高为1.5-2倍装药直径，数值模拟结果与前人的实验结果相一致。4、针对不同材料组合的双层药型罩结构对聚能射流侵彻效果的影响进行了研究。探讨了双层药型罩装药结构在射流形成过程中的压垮模型以及材料的冲击波阻抗对冲击波在不同材料间传

6、播的影响。对比单层铜射流和内铜外铝双层射流的射流特性，得到该双层药型罩结构可以提高聚能射流性能。改变双层药型罩的材料组合，通过对比射流的速度、直径、长度以及侵彻靶板的深度、孔径等参数，研究内外罩材料的声阻抗、密度等材料特性对射流形成和侵彻效果的影响。结果表明，不同材料的双层药型罩结构所形成的射流速度明显大于单层药型罩结构；内外罩材料的声阻抗之比越I北京理工大学硕士学位论文大，所形成的射流侵彻混凝土靶板的深度越大；重金属作外罩的双层药型罩结构还能增大射流直径。关键词：高速侵彻；钢筋混凝土靶板；聚能射流；双层药型罩II北京理工大学硕士学位论文Ab

7、stractThepresentpaperstudiedtheproblemofthenumericalsimulationofhigh-speedpenetrationintoreinforcedconcretetarget.Bythetheoreticalanalysisandnumericalsimulationmethods,thispaperhascarriedontheanalysisandresearchsystematicallyofkineticenergyprojectilepenetratingintoreinforce

8、dconcreteplateanddouble-layerlineraswellasstandoffdistanceinfluencingonshapedcharg