小型高速抛射物侵彻砖砌体的理论、实验和数值仿真研究

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小型高速抛射物对砖砌体的侵彻和贯穿运动规律研究,目前国内外尚未系统开展研究。系统地开展小型高速抛射物对砖砌体的侵彻和贯穿运动规律研究,发展相关理论、数值模型和实验方法,一方面能够提高轻武器对砖墙防护后人员目标的杀伤能力,另外也可以为穿甲枪弹设计提供相关的科学依据。本文拟采用理论分析、数值模拟和试验测试相结合的方法系统地开展小型高速抛射物对砖墙复合材料靶板结构侵彻和贯穿运动规律研究。通过试验研究获得了54式12.7mm口径小型高速抛射物侵彻37cm砖墙靶板的侵彻深度、贯穿后剩余速度等指标;建立了小型高速抛射物侵彻砖砌体及其贯穿砖砌体后运动规律变化的数值计算模型,并在试验结果的基础上验证了数值计算模型的可靠性;通过数值仿真研究了改变小型高速抛射物的攻角对侵彻过程的影响,即攻角越大,侵彻深度越小,在另外两个方向上的位移偏移量越大;通过数值仿真研究了砖砌体为可压缩性时和不可压缩性时的差别,得到侵彻深度的相差率为18%,因此选用可压缩性的砖砌体;利用动态空腔膨胀理论,在推导出卵形弹侵彻砖墙运动规律公式的基础上,经过试验结果结合数值仿真修正给出小型高速抛射物侵彻砖砌体的加速度。发展了一套可靠的有限元仿真方法,精度较高,能准确再现小型高速抛射物侵彻砖砌体实验,且成本更低,能获得比实验更多的数据。推导并修正了一种适用于小型高速抛射物侵彻砖砌体的空腔膨胀理论,对研究枪弹侵彻砖砌体具有指导意义。
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