基于细观模型刚性弹正侵彻混凝土弹道偏转规律研究

摘要

弹体正侵彻混凝土靶板，弹道大致可分为开坑区、隧道区和崩塌区，侵彻过程中弹体侧向受力均匀，运动姿态不发生改变，弹道中心线可看作是垂直于靶板初始撞击面的一条直线。然而，从细观层次对混凝土材料进行考虑，可将其看作为多相复合的材料，且各相材料力学性能差异较大，弹体侵彻过程中弹体受到不对称侧向力作用而产生转动力矩，运动姿态发生改变。本文就刚性弹正侵彻混凝土问题，建立混凝土靶板细观模型，探究影响侵彻过程中弹道偏转的因素及规律。
　　本文根据刚体平面运动理论简化弹体侵彻过程，并通过对弹体侵彻进行过程分析，获得影响弹道偏转的因素：骨料和砂浆强度、弹体侵彻速度、骨料分布随机性、弹头形状、弹粒比（弹体直径与最大骨料粒径之比）及弹体长径比，并对以上因素进行分类：前三者归类为物理参数，后四者归类为几何参数。
　　为了进一步探究各参数对刚性弹正侵彻混凝土靶板过程中弹道偏转因素的影响规律，本文采用单一因素法对以上两类参数进行了分析，得到以下结论：
　　(1)物理参数
　　1)根据混凝土的材料特性，可认为砂浆和骨料共同对正侵彻弹体提供轴向阻力，而随机非均匀的骨料作用力与砂浆阻力之差则提供导致其偏转的侧向力。
　　2)弹道偏转角度随混凝土砂浆强度随骨料与砂浆间强度差的增大而增大；当名义抗压强度较小时，弹体偏转对砂浆强度变化的敏感度显著大于骨料强度变化的影响。
　　3)在刚性弹假设下，弹体运动姿态随着弹体侵彻速度增加而更加稳定，即偏转角随着靶速度增加而减小。
　　(2)几何参数
　　1)骨料分布随机性对弹体偏转影响显著。
　　2)弹头越尖，弹体偏转角度越大，当弹头曲径比大于4后，其对弹体偏转角度的影响不显著。
　　3)弹体偏转角度随弹粒比值的增加而减小，弹粒比大于2后，弹体偏转不显著，靶板可考虑采用均匀直接建模。
　　4)弹体偏转角度随弹体长径比增加而减小，长径比小于7时，其对弹体偏转影响显著，长径比大于7时，弹体几乎不发生偏转，此时，靶板可考虑采用均匀介质建模。

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目录

1 绪论

1.1 研究的意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 细观模型介绍及材料本构模型选取

2.1 混凝土随机骨料模型

2.2 混凝土各相材料本构模型

2.3 本章小结

3 刚性弹侵彻运动分析

3.1 工况说明

3.2 弹体运动姿态描述

3.3 侵彻过程受力分析

3.4 偏转影响因素分析

3.5 本章小结

4 物理参数影响规律分析

4.1 有限元模型及计算参数

4.2 骨料强度

4.3 砂浆强度

4.4偏转敏感度

4.5 侵彻速度

4.6 本章小结

第五章 几何参数影响规律分析

5.1 骨料分布位置

5.2 弹头形状

5.3 弹粒比

5.4 弹体长径比

5.5 本章小结

结论与展望

1 结论

2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果

1 发表论文

2 科研项目