弹体高速侵彻混凝土靶的数值模拟研究

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1、弹体高速侵彻混凝土靶的数值模拟研究王喆2015年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540弹体高速侵彻混凝土靶的数值模拟研究作者姓名王喆学院名称机电学院指导教师马天宝副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兵器科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月NumericalstudyontheprojectileshighvelocitypenetratingintoconcretetargetsCandidateName:ZheWangSchoolorDepartment:SchoolofMechatronicalEngin

2、eeringFacultyMentor:AssociateProf.TianbaoMaChair,ThesisCommittee:Prof.TaiyanQinDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ArmentscienceandtechnologyDegreeby: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

3、他人已经发表或撰写过的研究成果，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高速弹体对混凝土靶的侵彻效应既是军事工程防护技术研究的前提，又是优化设计弹体形状及其物理参数的基础，因而成为武器装备和防护技术领域的热点问题。本文以有限厚混凝土靶板作为研究对象，从理论分析和数值模拟两方面对弹体侵彻混凝土问题进行了研究，讨论了混凝土靶板横向尺寸、弹体速度、弹体头部系数、靶板间隔、弹体材料等因素对靶板破坏情况、剩

4、余速度、抗弹侵彻耗能的影响规律。论文主要研究工作如下：（1）选用RHT模型作为混凝土靶板的材料模型，通过与文献中的实验结果进行对比，验证了材料模型和参数的有效性；（2）对不同横向尺寸的混凝土靶板的侵彻效果进行了对比分析，结果表明，弹体以800m/s的速度进行侵彻的情况下，随着靶板横向尺寸的增加，弹体穿透靶板后的剩余速度呈下降趋势，弹体侵彻靶板过程中的耗能也在不断增加；（3）对比了不同速度下弹塑性弹体和刚性弹体的侵彻过程，结果表明，对于弹塑性弹，当速度超过950m/s时，由于头部变形严重，侵彻能力明显下降，因此刚性弹体假设的适用范围是950m/s以下；（4）通过理

5、论计算不同头部系数弹体的侵彻工况，结果表明，头部系数越大，弹体的侵彻能力越强，数值模拟也得出了同样的结论；（5）对比有无间隔靶板的侵彻效应，表明靶板间存在一定的间隔能够有效降低弹体的侵彻能力；（6）分别研究了屈服强度为355MPa、792MPa和1539MPa三种不同强度的弹体的侵彻过程，通过分析弹体的变形及破坏情况，为实验设计提供了依据。关键词：弹体，混凝土靶，高速侵彻，数值仿真I北京理工大学硕士学位论文AbstractTheeffectofhigh-velocityprojectiledynamicimpactpenetratingintoconcretei

6、sthepremiseoftheweaponsandtheareaofprojectiontechnique,andalsoisthebasicofoptimizationofprojectileshapedesignandphysical-geometricparameters,soitbecomesaresearchhotspotofmilitarytechniquedomain.Theperforationofconcretetargetsbykineticenergyprojectileswasstudiedthroughtheoreticalanaly

7、sisandnumericalsimulations.Theinfluenceoftheconcretetargetdiameter,projectilevelocity,projectilecaliber-radius-head,targetspacingandprojectilematerialonthetargets’damageandresidualvelocitywereshownandanalyzed.Itwasalsodiscussedabouthowthosefactorsinfluencetheenergyenergyconsumptionof

8、thetargetsag