ANSYS高速弹丸侵彻规律的研究仿真(2)
3.2.1 A-T模型和Forrestal刚体侵彻公式 21
3.2.2 侵彻过程分析 23
3.3 仿真模型的建立 23
3.3.1 AUTODYN程序简介 23
3.3.2 建立仿真模型 25
3.4 材料模型的选取 26
3.4.1 混凝土模型 26
3.4.2 弹体及钢筋模型 27
3.5 仿真结果与分析 27
4 钢筋对高速弹丸侵彻的影响 29
4.1 引言 29
4.2 弹丸侵彻钢筋混凝土靶理论研究 29
4.2.1 弹丸与钢筋的相互作用 29
4.2.2 钢筋的弯曲变形及失效 30
4.2.3 钢筋对弹丸的侵彻阻力 30
4.2.4 弹丸的运动方程 31
4.3 仿真方案与数值模拟 31
4.4 仿真结果与分析 33
总结 35
致谢 37
参考文献 38
1 绪论
1.1 研究背景及意义
在现代战争中，随着防御体系的发展，许多具有战略意义的目标（如指挥中心、通讯与控制中心等）大量转入地下，修建工事所用的材料越来越先进，防御结构也越发坚固。例如，法国三军参谋部指挥中心是一栋由钢筋混凝土结构构成的建筑，地下深度为10米；1984年投入使用的日本中央指挥部，分布在地下的三层的总深度达30米；伊拉克的前总统指挥部距地面18米，主体结构采用特种耐高温、高强度的水泥，其平均厚度约为2米，等等。如何有效地打击此类目标，俨然已经成为世界各国军事专家与学者关注的问题。为了有效地毁伤这些先进的防护材料所建造而成的深层工事，实现对敌方的快速有效地打击，发展具有高侵彻能力的武器显得迫在眉捷[1]。
精确制导钻地弹正是对付这类防御工事的有效武器。目前，研制高硬度高强度、耐高温耐腐蚀的战斗部材料，提高撞击速度，以实现对目标的最大侵彻深度，是先进钻地弹发展的一个重要方向。要使钻地弹实现对特定目标材料的高速侵彻，这将涉及坚固介质的侵彻机理、弹体设计等诸多问题。与此同时，混凝土作为一种重要的建筑材料，广泛应用于民用军事领域，对混凝土介质的侵彻研究的意义在于从机理上阐述介质在侵彻过程中的破坏，从中探知规律，进而完全掌握钻地弹对混凝土的高速侵彻过程。
关于低速弹丸对混凝土靶的冲击响应和破坏,国内外进行了大量研究,现有的分析模型大多是针对侵彻深度和贯穿厚度的计算。动能弹高速侵彻混凝土是一个复杂的物理过程,影响的因素很多,单一方法难以完全描述动能弹对混凝土的侵彻行为。经验法往往需要以大量的实验为基础,代价比较高,且每个经验公式都是根据各自的侵彻实验数据提出的,带有很大的局限性。混凝土复杂的结构特点限制了解析法的应用。在这样的背景下,数值仿真方法在研究中得到了广泛的应用。关于低速(着速小于0•8 km/s)动能弹侵彻混凝土的数值模拟已经有相当多的研究资料。高速(着速大于0•8 km/s)动能弹侵彻混凝土的数值模拟涉及的数值算法、弹靶材料模型和失效准则相对于低速下更为复杂,相关研究较少。混凝土材料模型是高速动能弹侵彻混凝土数值模拟的难点之一。现有的材料模型不能很好地模拟混凝土的开坑效应和混凝土的径向损伤。
正是在这样的应用背景下，本课题基于较常见的混凝土防御工事为研究对象，探究动能弹在高速侵彻条件下对钢筋混凝土靶板的侵彻机理，以期对反深层防御工事武器的设计与研制提供理论基础。
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