剛玉碎石混凝土抗彈丸侵徹效應(yīng)與分析

為了研究靶板側(cè)向運(yùn)動(dòng)對(duì)彈丸正侵徹效應(yīng)的影響,運(yùn)用ansys/ls-dyna模擬在不同攻角條件下彈丸對(duì)不同運(yùn)動(dòng)速度靶板的正侵徹效應(yīng)。計(jì)算結(jié)果表明:無(wú)攻角條件下,當(dāng)靶板側(cè)向運(yùn)動(dòng)時(shí),彈丸的剩余速度小于侵徹靜止靶板時(shí)的剩余速度,有攻角時(shí)則相反;靶板運(yùn)動(dòng)速度對(duì)彈丸侵徹姿態(tài)影響比較明顯,且彈軸與初始位置的最大偏轉(zhuǎn)角隨彈靶x方向的速度之差的增加而增加。本研究揭示了侵徹運(yùn)動(dòng)靶過(guò)程中彈丸侵徹姿態(tài)、速度等的變化規(guī)律,可為打擊運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的有關(guān)彈藥設(shè)計(jì)提供參考。

研究了卵形彈丸撞擊下frp層合板的侵徹和穿透性能,在局部化破壞模式假定的基礎(chǔ)上改進(jìn)了wen提出的能量簡(jiǎn)化分析模型。改進(jìn)模型仍假設(shè)彈體在侵徹過(guò)程中表面所受靶體的平均壓力由靶體材料彈塑性變形所引起的靜態(tài)阻力和速度效應(yīng)引起的動(dòng)阻力兩部分組成,認(rèn)為侵徹過(guò)程中靶體對(duì)彈的阻力不再是一個(gè)常數(shù),而是與侵徹速度相關(guān)的函數(shù)。同時(shí)針對(duì)不同厚度靶板的破壞模式,建立了幾種不同的侵徹和穿透模型。通過(guò)彈頭長(zhǎng)度與靶板厚度的比較,將侵徹過(guò)程分為部分侵徹和完全侵徹;穿透過(guò)程分為薄板穿透和中厚板穿透。并且根據(jù)不同的破壞方式給出了求解卵形彈丸的侵徹深度、殘余速度和極限速度的預(yù)測(cè)公式。模型預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)侵徹深度和彈道極限速度的理論預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得很好。

為研究鋼板夾層鋼纖維混凝土遮彈板抗侵徹性能,利用ansys/ls-dyna3d有限元計(jì)算軟件,數(shù)值模擬了高速?gòu)椡枳矒翡摪鍔A層鋼纖維混凝土遮彈板的過(guò)程,得到了彈丸侵徹靶板的速度、加速度變化曲線。通過(guò)分析不同彈速產(chǎn)生的彈丸速度及加速度的變化,得出不同初速條件下彈丸速度與時(shí)間的關(guān)系和加速度變化規(guī)律。該研究為組合遮彈板結(jié)構(gòu)抗侵徹性能提供了理論依據(jù),解決了過(guò)程計(jì)算的繁瑣問(wèn)題。

通過(guò)實(shí)彈射擊試驗(yàn),研究了花崗巖-鋼筋混凝土復(fù)合靶板的抗侵徹/沖擊性能。結(jié)果表明,該靶板具有較好的抗侵徹/沖擊能力。與同等厚度的普通鋼筋混凝土靶板相比,在射彈特性和撞擊條件相同的情況下,該結(jié)構(gòu)抗侵徹/沖擊能力明顯增強(qiáng)。對(duì)薄靶板而言,沖剪破壞為主要的破壞形式,增強(qiáng)抗剪能力,能夠提高靶板抗侵徹/沖擊能力。當(dāng)彈體速度不高時(shí),局部作用和結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)之間一般有很強(qiáng)的耦合。該花崗巖-鋼筋混凝土靶板局部既有一定的剛度,整體也具有一定的塑性,因此具有較好的抗彈體侵徹/沖擊能力。這種結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)單,取材方便,造價(jià)相對(duì)低廉,具有一定的應(yīng)用前景。

應(yīng)用ansys/ls-dyna分析技術(shù)對(duì)彈丸侵徹雙層均質(zhì)鋼板進(jìn)行數(shù)值分析,獲取了彈丸侵徹鋼板的速度、加速度變化曲線和規(guī)律,以期為硬目標(biāo)侵徹引信設(shè)計(jì)中的參數(shù)優(yōu)化及抗高過(guò)載加速度傳感器的選擇提供理論依據(jù).利用ls-dyna有限元程序,用彈塑性模型建立材料模型,對(duì)高速?gòu)椡枨謴鼐|(zhì)鋼板問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬,為引信設(shè)計(jì)提供參考.

利用顯式動(dòng)力有限元程序?qū)τ?7火炮發(fā)射的著靶速1300m/s左右鋼彈侵徹大間隔多層a3薄鋼靶板的過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了彈速、彈重、彈形等影響因素對(duì)侵徹過(guò)程的作用規(guī)律,計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了較好的吻合。研究表明,彈丸的比動(dòng)能是衡量彈丸侵徹能力的重要參數(shù),在一定的彈丸速度范圍內(nèi),當(dāng)彈靶材料和靶板結(jié)構(gòu)固定時(shí),彈丸的侵徹能力是由彈丸的比動(dòng)能所決定的。

該文將彈丸侵徹陶瓷-超高分子量聚乙烯(uhmwpe)復(fù)合材料靶板的過(guò)程分解為彈丸與陶瓷錐的相互作用和陶瓷錐與復(fù)合材料背板的相互作用,并建立了相應(yīng)的分析模型。假設(shè)塑性流動(dòng)區(qū)的應(yīng)力滿足aleksevskii-tate公式,通過(guò)動(dòng)量定理得到了彈丸、陶瓷錐的運(yùn)動(dòng)方程。假設(shè)背板變形后的錐角不變,根據(jù)能量守恒建立了背板的運(yùn)動(dòng)方程。研究結(jié)果表明,由該模型可得到彈丸的侵蝕長(zhǎng)度、陶瓷錐對(duì)背板的侵徹深度、背板的鼓包半徑和鼓包高度,7.62普通彈撞擊防彈衣插板的實(shí)驗(yàn)值與模型預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差小于25%。

研究了錐頭彈丸撞擊下frp層合板的侵徹和穿透性能,在局部化破壞模式假定的基礎(chǔ)上改進(jìn)了wen提出的能量簡(jiǎn)化分析模型。改進(jìn)模型仍假設(shè)彈體在侵徹過(guò)程中表面所受靶體的平均壓力由靶體材料彈塑性變形所引起的靜態(tài)阻力和速度效應(yīng)引起的動(dòng)阻力兩部分組成,認(rèn)為侵徹過(guò)程中靶體對(duì)彈體的阻力不再是一個(gè)常數(shù),而是侵徹速度的函數(shù)。并由此推導(dǎo)出了錐頭彈丸在侵徹和貫穿過(guò)程中的侵徹深度、殘余速度和彈道極限速度的公式。理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好。

應(yīng)用助推技術(shù)是提高鉆地彈侵徹能力的重要手段.該文應(yīng)用彈丸侵徹混凝土靶理論,對(duì)彈丸侵徹混凝土?xí)r所受阻力進(jìn)行分析,得到影響彈丸侵徹阻力的因素,并對(duì)助推鉆地彈的侵徹運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行研究.分析了不同助推條件下彈丸侵徹混凝土靶的效率,得出助推鉆地彈侵徹效率與撞擊速度、助推條件的關(guān)系.不同的彈丸撞擊速度應(yīng)采用不同的助推方式以提高鉆地彈的侵徹深度.

采用剛塑性不可壓縮的介質(zhì)模型,用極限分析理論的上限方法,通過(guò)建立動(dòng)力學(xué)許可速度場(chǎng)得到介質(zhì)對(duì)彈體侵徹的靜阻力分量,通過(guò)破碎介質(zhì)動(dòng)量守恒條件得到彈體侵徹的動(dòng)阻力分量,在模型中還考慮了介質(zhì)的尺度關(guān)系和彈體的彈頭形狀兩種影響因素。侵徹過(guò)程中的速度、加速度、阻力和經(jīng)歷時(shí)間通過(guò)彈體的運(yùn)動(dòng)方程增量計(jì)算得到。通過(guò)與幾種常用經(jīng)驗(yàn)公式比較說(shuō)明了本文方法的實(shí)用和可靠性。

根據(jù)公路工程混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)實(shí)測(cè)資料，對(duì)使用早強(qiáng)型水泥的碎石混凝土７ｄ推定２８ｄ強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探討了影響強(qiáng)度增長(zhǎng)比值的諸多因素，從建立的幾種推定強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式中，推薦出精度較高便于工程應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)公式。

運(yùn)用有限元分析軟件ansys/ls-dyna對(duì)鋼纖維體積分?jǐn)?shù)為0,0.5%,1.0%,鋼管壁厚度為4,7.5mm的鋼管鋼纖維高強(qiáng)混凝土遮彈層進(jìn)行抗侵徹?cái)?shù)值模擬研究,引入jhc模型來(lái)描述鋼纖維高強(qiáng)混凝土在高速、高壓環(huán)境下的非線性變形和破壞情況。通過(guò)分析距離中心侵徹位置不同節(jié)點(diǎn)的位移變化曲線,研究了鋼管分隔作用對(duì)遮彈層抗侵徹的影響,并與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,吻合較好。同時(shí),研究了鋼纖維體積分?jǐn)?shù)及鋼管壁厚度對(duì)遮彈層抗侵徹的影響,結(jié)果表明:鋼纖維的摻入減輕了彈體的破壞效應(yīng)、限制了侵徹深度;鋼管壁厚度的增加使其更好地發(fā)揮了自身的套箍及吸能作用,提高了遮彈層整體的抗侵徹能力。

運(yùn)用有限元分析軟件ansys/ls-dyna對(duì)鋼纖維體積分?jǐn)?shù)為0,0.5%,1.0%,鋼管壁厚度為4,7.5mm的鋼管鋼纖維高強(qiáng)混凝土遮彈層進(jìn)行抗侵徹?cái)?shù)值模擬研究,引入jhc模型來(lái)描述鋼纖維高強(qiáng)混凝土在高速、高壓環(huán)境下的非線性變形和破壞情況。通過(guò)分析距離中心侵徹位置不同節(jié)點(diǎn)的位移變化曲線,研究了鋼管分隔作用對(duì)遮彈層抗侵徹的影響,并與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,吻合較好。同時(shí),研究了鋼纖維體積分?jǐn)?shù)及鋼管壁厚度對(duì)遮彈層抗侵徹的影響,結(jié)果表明：鋼纖維的摻入減輕了彈體的破壞效應(yīng)、限制了侵徹深度;鋼管壁厚度的增加使其更好地發(fā)揮了自身的套箍及吸能作用,提高了遮彈層整體的抗侵徹能力。

利用有限元法對(duì)長(zhǎng)桿彈侵徹鋼纖維混凝土以及含剛玉球的鋼纖維混凝土靶體進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。結(jié)果表明,含剛玉球的鋼纖維混凝土可以使彈體發(fā)生偏轉(zhuǎn),減小彈體的侵徹深度;剛玉球?qū)拥奈恢煤蛷楏w與剛玉球的碰撞角度對(duì)彈體的侵徹深度有較大影響。

采用天津地區(qū)常用材料制作碎石混凝土試塊,進(jìn)行超聲回彈試驗(yàn)和壓力試驗(yàn),采集相關(guān)數(shù)據(jù),進(jìn)行4種函數(shù)模型的擬合回歸,建立了天津地區(qū)碎石混凝土的超聲回彈綜合法地方測(cè)強(qiáng)曲線并進(jìn)行了驗(yàn)證,誤差分析和驗(yàn)證結(jié)果表明所建曲線滿足相關(guān)規(guī)程的要求,為天津地區(qū)混凝土超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)提供了可靠保證。

文中應(yīng)用縮尺模型技術(shù)(相似定律)研究鉆地彈侵徹混凝土的問(wèn)題,在理論上闡明了鉆地彈侵徹混凝土模型的相似比。以此作為選擇縮尺模型的問(wèn)題依據(jù),并用大型有限元分析軟件ls-dyna進(jìn)行數(shù)值模擬,證明了其合理性。

通過(guò)試驗(yàn)研究證明,破碎工藝能改善卵石混凝土的抗壓和抗拉強(qiáng)度,對(duì)抗壓強(qiáng)度的改善程度在10%以內(nèi),而對(duì)抗拉強(qiáng)度的改善程度可達(dá)20%。混凝土的雙向拉伸強(qiáng)度比單向拉伸強(qiáng)度還要低20%～30%左右,表現(xiàn)為雙向拉伸弱化效應(yīng)。這對(duì)復(fù)雜荷載應(yīng)力作用下的大跨度梁及板殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),是一個(gè)重要的值得深入研究的課題。

基于長(zhǎng)齡期混凝土在齡期上不能滿足現(xiàn)行的cecs02:2005《超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》中普通測(cè)強(qiáng)曲線的要求,對(duì)所收集的100組齡期為20～25a的碎石混凝土原結(jié)構(gòu)超聲-回彈-鉆芯數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸和誤差分析;擬合出武漢地區(qū)長(zhǎng)齡期碎石混凝土超聲回彈綜合法測(cè)強(qiáng)曲線,并結(jié)合實(shí)際工程檢測(cè)驗(yàn)證曲線精度。

針對(duì)傾斜破碎礦體開(kāi)采中管道輸送充填工藝存在的問(wèn)題，采用碎石混凝土拋擲充填新工藝，提高了充填體質(zhì)量和充填接頂率，降低了礦石貧化率和損失率，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。本文全面地介紹了碎石混凝土拋擲充填工藝，并闡述了ｐｃ－１型拋擲機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能和工作原理。

為弄清有攻角動(dòng)能彈垂直侵徹混凝土靶板的特性,利用非線性動(dòng)力分析軟件ls-dyna3d,對(duì)混凝土靶板與彈體分別選用hjc與johnson-cook材料模型,就垂直侵徹情況下攻角對(duì)侵徹的影響進(jìn)行了一系列數(shù)值模擬。詳細(xì)描述了有攻角動(dòng)能彈侵徹靶板的基本現(xiàn)象,指出了攻角不同時(shí)彈頭的四類侵徹路徑,給出了有、無(wú)攻角時(shí)豎直方向加速度變化規(guī)律,分析了攻角對(duì)侵徹深度的影響,比較了不同彈速條件下攻角對(duì)侵徹的影響程度。

表7-200c10級(jí)碎石混凝土配合比參考表 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ=4mpa水泥強(qiáng)度等級(jí)=32.5mpa 配制強(qiáng)度f(wàn)cu,00)=16.6mpa每立方混凝土假定用料總量mcp＝2360kg 粗骨料 最 大粒徑 (mm) 水泥 富余 系數(shù) 水泥 強(qiáng)度 (mpa) 水 灰 比 坍落度 (mm) 砂 率 (%) 每立方米用料量(kg)配合比 水 水 泥 砂 石 子 mw0mc0ms0mg0 16 1.0032.50.86 10～30 45 2002338671060 0.861 3.724.55 35～5021024485810483.524.30 55～7022025684810363.314.05 1.0835.10.93 10～30 46 2002158951050 0.931

現(xiàn)澆碎石混凝土配合比表 單位：立方米 定額編號(hào)12345 項(xiàng)目 c15c20c25c30c35 碎石粒徑<16mm 材料單位數(shù)量數(shù)量數(shù)量數(shù)量數(shù)量 32.5mpa水泥噸0.3070.4000.4600.530-- 42.5mpa水泥噸--------0.460 中砂立方米0.5110.4110.3620.3480.362 <16mm石子立方米0.8300.8700.8790.8450.879 水立方米0.2200.2200.2200.2200.220 單位：立方米 定額編號(hào)678910 項(xiàng)目 c40c45c15c20c25 碎石粒徑<16mm碎石粒徑<20mm 材料單位數(shù)量數(shù)量數(shù)量數(shù)量數(shù)量 32.5mpa水泥噸----0.2860.3