彈體侵徹混凝土靶體侵徹深度的數(shù)值模擬研究.pdf

1、混凝土作為一種建筑材料被廣泛使用在各種軍事和民用建筑設(shè)施上，因此彈體侵徹混凝土靶體在工程防護(hù)上是一個(gè)重要研究課題。雖然已有很多試驗(yàn)和數(shù)值研究，但混凝土侵徹伴隨著大變形、高壓和高應(yīng)變率,因此侵徹過程中仍有很多問題亟需解決，而且受限于經(jīng)濟(jì)條件和實(shí)驗(yàn)條件不能展開大量實(shí)驗(yàn)研究。如此背景下，數(shù)值計(jì)算就成為了一條經(jīng)濟(jì)且可靠研究途徑。本文基于 LS-DYNA數(shù)值研究了混凝土靶體動(dòng)態(tài)球形和柱形空腔膨脹的機(jī)理，并建立了侵徹深度預(yù)測(cè)模型；采用AUTODYN

2、研究了混凝土侵徹過程，并依此修正Forrestal模型中的開坑深度項(xiàng)。
　　（1）介紹了幾種當(dāng)前使用最為廣泛的侵徹深度預(yù)測(cè)模型。通過與其他經(jīng)典模型的比較，結(jié)果表明考慮了尺寸效應(yīng)的 Forrestal模型對(duì)于不同尺寸的彈體和各種強(qiáng)度靶體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都能夠較好吻合。
　?。?）采用LS-DYNA對(duì)空腔膨脹過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。分析了空腔膨脹的影響因素，結(jié)果表明空腔界面壓力與膨脹速度平方成正比，密度與膨脹速度平方成反比，且膨脹速度

3、隨抗壓強(qiáng)度、壓碎應(yīng)力和壓實(shí)應(yīng)力的提高而降低；而空腔半徑，及混凝土材料抗拉強(qiáng)度等與界面的膨脹速度基本無關(guān)。通過擬合球形和柱形界面速度到達(dá)穩(wěn)定時(shí)對(duì)應(yīng)的臨界速度的計(jì)算公式，建立了空腔壓力與界面膨脹速度的函數(shù)關(guān)系，并由此給出了侵徹深度的預(yù)測(cè)模型。與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，對(duì)于較低的初始速度，基于柱形理論獲得的預(yù)測(cè)結(jié)果大于基于球形理論獲得的預(yù)測(cè)值，更接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；而對(duì)于較高的初始速度，基于球形理論獲得的預(yù)測(cè)結(jié)果大于基于柱形理論獲得的預(yù)測(cè)值，且更接近實(shí)驗(yàn)

4、數(shù)據(jù)。
　?。?）采用AUTODYN對(duì)混凝土侵徹響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值研究。結(jié)果表明彈頭形狀，靶體強(qiáng)度和沖擊速度均對(duì)彈體的減加速度有顯著影響，而且隨著初始速度的增加，速度的效應(yīng)越來越大。通過在靶體中心對(duì)稱軸位置預(yù)置深坑，消除了因彈體嵌入導(dǎo)致的靶體前表面的運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)其侵徹深度明顯減小。隨著侵徹速度的增加，開坑效應(yīng)越來越小。結(jié)果表明彈頭形狀對(duì)開坑深度有明顯影響，但靶體強(qiáng)度和侵徹速度則基本沒有影響?；跀?shù)值模擬結(jié)果得到開坑深度計(jì)算模型可以