国内外研究与发展状况

  本课题研究内容及方法

本文的主要研究内容如下：

(1)从理论上分析弹头形状结构及参数，分析弹体侵彻混凝土的侵彻阻力和侵彻深度；

(2)建弹体侵彻混凝土靶板有限元模型，运用有限元软件 LS-DYNA 进行数值模拟，分析计算弹体正侵彻混凝土靶板时的弹体和靶板响应，分析弹体各参数对侵彻贯穿深度的影响，并与 forrestal 理论计算进行对比；

(3)分析侵彻弹零部件失效模式，并进行弹体可靠性设计。

    侵彻弹弹体结构理论分析

  弹体外形结构及参数 

影响弹丸侵彻混凝土的因素有很多，例如，弹体的材料参数、弹体头部形状、文献综述弹体的长径比、靶体的材料参数、侵彻速度、侵彻角度、攻角等。本文探究的是弹体垂直侵彻1米混凝土时侵彻弹零部件失效模式及可靠性，因此，靶体的材料参数、侵彻角度、攻角等其他因素都设为定值没有研究。在弹体外形结构及参数方面，对弹丸影响最为突出的是长径比和弹体头部参数，下面分别对弹体长径比和头部形状参数两个方面进行简要说明，结合所阅读的文献适当选取比较合理的弹体长径比和弹丸头型系数。

  弹丸长径比

1833年Morin提出长径比公式[36]：

           P/D_0   =2 m〖 v〗^2/ ( 〖a 〗_1  πD^3)         （2.1.1）

1840年Helie提出关于长径比的公式：

   P/D_0 =[ 4.608 m /( a_4  π〖 D〗^3 ρ_t) ] ln (1 + a_5 v_0^2  ) （2.1.2）

上述两式可以分别改写为：

           P/D_0   =(a_1 ρ_P  )/4[4m/(ρ_P πD_0^3 )] v_0^2          （2.1.3）

       P/( D_0 )= 1.125(ρ_P/ρ_t ) [  (4 m)/(ρ_P πD_0^3 )] ln( 1+a_3 v_0^2  ) （2.1.4）

其中a_1，a_2，a_3，a_(4，) a_5是量纲常数； v_0是撞击速度； P是侵彻深度； D_0是弹体直径； ρ_p，ρ_t分别是靶体密度与弹体密度。

在公式(2.1.3)与(2.1.4)中L=4m/(ρ_P πD_0^2 )，则

             4m/(ρ_P πD_0^3 )= L/D_0                （2.1.5）

将L/D_0 定义为弹丸长径比。

弹丸综合性能与弹丸长径比有密切关系，由公式(2.1.3)与 (2.1.4)可以明显看出，弹体密度越高、L/D_0 越大，弹体对混凝土的相对侵彻深度越深，如图2.1中提供了某种侵彻弹在一定条件下（头型系数CRH=2.5）的弹体长径比分别为3、5、7、9时，侵彻深度随侵彻速度的关系。