平头弹丸撞击下金属薄靶穿透的进一步研究

摘要

结构在强动态载荷作用下变形和破坏的研究对诸多工程如核工程、车辆的耐撞击性、离岸工程、船舶工程、化学工程和国防工业的结构安全计算和安全评估有重要的意义。特别是金属靶板的变形和穿透的研究对于设计防弹、防坠落物体撞击以及预防因工业爆炸而产生的碎片撞击的安全防护结构有重要的应用价值。本文针对金属薄靶在平头弹丸撞击下的穿透问题分别进行了理论研究和数值模拟分析。
　　 在理论研究方面首先提出了预测金属圆板破坏的等效应变失效准则，并建立了预测金属薄板失效的破坏图。模型的预测结果与已发表的实验结果和Wen-Jones模型进行了比较，结果表明新模型与Wen-Jones模型预测的结果相近，并且与实验测得的数据吻合的较好。进一步分析表明Wen-Jones模型是新模型的一种特殊情况，即当靶板材料的延性足够大时，新模型就蜕化为Wen-Jones模型。
　　 在数值模拟方面，建立了平头弹丸冲击铝合金薄靶的模型。用ABAQUS有限元模拟软件，通过其二次开发模块VUMAT嵌入修正的JC本构，模拟了平头弹侵彻铝合金薄靶的过程，计算了铝合金薄板应变随时间变化的过程，弹丸的速度、位移和加载力随时间的变化过程以及靶板的临界冲击速度,即弹道极限，并且与实验结果进行了比较。结果表明，数值模拟的结果与相关实验数据吻合较好。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 综述

1．2．1 经验或半经验公式分析法

1．2．2 理论模型分析方法

1．2．3 数值模拟分析方法

1．3 本文主要的研究内容

第二章 平头弹丸穿透金属薄靶的进一步研究

2．1 引言

2．2 模型的建立

2．2．1 准静态条件下的载荷——位移关系

2．2．2 能量吸收能力

2．2．3 等效应变失效准则

2．2．4 失效图

2．3 与实验数据的比较

2．3．1 低碳钢板

2．3．2 铝合金靶板

2．4 本章小结

第三章 平头弹丸侵彻金属靶板的数值模拟研究

3．1 引言

3．2 ABAQUS简介

3．3 材料本构模型和失效准则

3．3．1 Johnson-Cook本构模型[41]

3．3．2 Zerilli-Armstrong本构模型[71-73]

3．3．3 JC本构模型与ZA本构模型在侵彻问题中的比较

3．3．4 计算中采用的本构和失效准则

3．4 有限元模型

3．5 模拟结果与实验数据的比较及讨论

3．6 本章小节

第四章 全文的总结和展望

4．1 全文工作总结

4．2 对未来工作的展望

参考文献

致谢

论文发表情况