平头弹体低速超低速侵彻铝靶板过载特性研究

摘要

为使弹体结构和弹体材料力学性能达到侵彻要求，以及追求弹体在理想深度起爆的目的，国内外学者对弹体侵彻的过程量越来越重视。分析弹体的过载信号能够有效研究弹体在侵彻过程中的运动状态与力学性能等。此外，目前研究主要思路是对过载信号进行一次与二次积分，从而分析弹体侵彻历程。但是通过大量的数值模拟与实验研究发现：过载信号本身非常复杂且信号通过一次积分和二次积分所得结果与实际的速度和位移偏差较大。　　本文主要通过数值模拟和实验研究相结合的方式，从平头弹体撞击与侵彻数值模拟、弹体侵彻实验、加速度传感器数值模拟四个方面进行分析。通过撞击刚性靶板数值模拟，讨论了弹体节点过载特性，利用理论公式验证模型的正确性；通过对弹体超低速侵彻单层铝合金靶板数值模拟和实验研究，讨论了不同截止频率的低通滤波方法，处理侵彻阶段加速度数据集的可行性，验证了超低速下侵彻铝合金靶板过程中，二次积分加速度信号得出侵彻深度方法的可行性；通过低速下弹体侵彻多层铝合金靶板，讨论了侵彻速度、靶板层数、靶板厚度对弹体过载特性的影响，其中靶板厚度对弹体过载特性影响较大，通过加速度二次积分能实现对侵彻深度的预测；提取弹体侵彻单层铝合金靶板模型计算结果中，传感器安装位置节点处的加速度和位移响应作为载荷边界条件，施加到加速度传感器结构上。基于瞬态动力学仿真，分析加速度传感器的过载特性。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 研究现状

1.2.1 实验研究

1.2.2 理论分析

1.2.3 数值模拟

1.3 目前存在的一些问题

1.4 主要研究内容

2 平头弹超低速撞击刚性靶板过程中的过载特性研究

2.1 引言

2.2 侵彻速度范围

2.3 数值模拟模型

2.4 加速度峰值理论计算

2.4.1 弹性应力波分析

2.4.2 冲击脉冲理论分析

2.5 数值模拟分析

2.5.1 采样频率

2.5.2 平均加速度

2.5.3 节点加速度分析

2.6 本章小结

3 平头弹超低速侵彻铝板实验研究

3.1 实验计划

3.2 实验设备

3.2.1 弹体传感器

3.2.2 信号调理器与示波器

3.3 实验方法

3.4 实验数据分析

3.4.1 量程不同对过载特性的影响

3.4.2 截止频率分析

3.4.3 速度对过载特性的影响

3.5 本章小结

4 平头弹超低速侵彻铝合金靶板数值模拟

4.1 引言

4.2 仿真概况

4.3 弹靶材料参数

4.3.1 材料模型

4.3.2 有限元模型建立

4.3.3 仿真结果

4.4 过载特性分析

4.4.1 速度对过载特性的影响

4.5 结合实验数据验证

4.6 本章小结

5 平头弹侵彻多层铝合金靶板有限元模拟

5.1 引言

5.2 计算模型

5.3 靶板厚度对弹体过载特性的影响

5.4 侵彻速度对弹体过载特性的影响

5.5 靶板层数对弹体过载特性的影响

5.6 未滤波处理对过载信号的影响

5.7 本章小结

6 压阻式加速度传感器有限元分析

6.1 引言

6.2 传感器理论分析

6.3 加速度传感器结构与分析

6.4 有限元分析

6.4.1 模态分析

6.4.2 加速度加载响应分析

6.4.3 位移加载响应分析

6.5 本章小结

结论

1 结 论

2 不足与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果