论文部分内容阅读
钻地弹技术的迅猛发展及其在现代战场上的应用对防护工程的抗侵彻性能提出了更高要求,从而也促进了遮弹技术的发展。钢管约束混凝土遮弹结构抗侵彻性能优良,具有广阔的工程应用前景。本文在现有钢管约束混凝土单孔靶(结构单元)抗侵彻性能与机理研究的基础上,开展了正六边形钢管约束混凝土遮弹结构抗12.7mm硬芯枪弹侵彻试验、数值模拟和工程模型研究,揭示了抗侵彻机理,建立了侵彻深度工程模型,可为钢管约束混凝土遮弹结构的工程应用提供参考。本文主要工作及成果如下:1、考虑钢管壁厚、边长及靶体含钢率等因素的影响,首次进行了钢管约束混凝土遮弹结构七孔模型抗12.7mm硬芯枪弹侵彻试验,并进行了单孔靶(结构单元)、分层靶和半无限靶对比试验,得到了靶体破坏模式和混凝土损伤参数。结果表明:钢管约束混凝土七孔厚靶具有较优的抗侵彻性能,比同规格的单孔靶侵彻深度减小约16%;较优匹配的七孔厚靶比半无限靶侵彻深度减小16%~22%;分层靶与同规格七孔厚靶相比,侵彻深度增大约14%;撞击速度、靶体含钢率、钢管尺寸(壁厚和边长)及其匹配均对靶的抗侵彻性能有影响,优化钢管尺寸可有效提高钢管约束混凝土遮弹结构的抗侵彻性能。2、提出了模拟混凝土侵彻的FEM/CSC-SPH/HJC耦合方法,分析了钢管约束混凝土遮弹结构的抗侵彻机理。运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,在FEM-SPH法基础上,有限元网格区采用CSC模型,光滑粒子区采用HJC模型,建立了FEM/CSC-SPH/HJC耦合方法。结果表明:FEM/CSC-SPH/HJC耦合方法能较好地模拟硬芯枪弹侵彻钢管约束混凝土靶;钢管约束混凝土遮弹结构的抗侵彻机制主要是被打击单元的钢管壁和外围单元混凝土对核心混凝土(被打击单元混凝土)形成约束作用,以及钢管壁的止裂和阻波作用;混凝土损伤集中在被打击单元。3、建立了钢管约束混凝土遮弹结构的准静态柱形空腔膨胀模型及侵彻深度预估公式。在单孔靶(结构单元)准静态柱形空腔膨胀模型基础上,考虑外围单元混凝土的弹性约束作用,建立了基于“裂纹-粉碎”响应模式和H-B准则的准静态柱形空腔膨胀模型,给出了侵彻深度预估公式,分析了第二章试验工况的侵彻阻力,验证了预估公式的合理性。