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超高速撞击条件下混凝土靶体内应力波的测量和分析 被引量：1
1
作者 钱秉文 周刚 +4 位作者 陈春林 马坤 李艺烁 高鹏飞 尹立新 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期128-139,共12页
为探究超高速撞击条件下混凝土靶内的应力波特性,建立了基于PVDF(polyvinylidene difluoride)压电应力计的应力波测试系统,研究了PVDF压电应力计的标定方法,测量了克级柱形93W钨合金弹体超高速撞击条件下混凝土靶体内的应力波形,并利用... 为探究超高速撞击条件下混凝土靶内的应力波特性,建立了基于PVDF(polyvinylidene difluoride)压电应力计的应力波测试系统,研究了PVDF压电应力计的标定方法,测量了克级柱形93W钨合金弹体超高速撞击条件下混凝土靶体内的应力波形,并利用数值模拟方法分析了应力波的产生和传播机制。结果表明:PVDF压电应力计的动态灵敏度系数为(17.5±0.5)pC/N;信噪比高的超高速撞击条件下实验测量的混凝土靶内的应力波形与数值模拟结果吻合较好,模拟和实验获得的应力波峰值的最大偏差不超过20%。 展开更多
关键词 超高速撞击 应力波 PVDF 钨合金弹 混凝土靶 二级轻气炮
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弹体高速侵彻花岗岩靶体的结构响应特性 被引量：3
2
作者 韩明海 刘闯 +2 位作者 李鹏程 刘子涵 张先锋 《爆炸与冲击》 EI CAS 北大核心 2025年第1期102-122,共21页
为探究弹体斜侵彻花岗岩靶体的结构响应特性,基于30 mm弹道炮平台,开展了弹体斜侵彻花岗岩靶试验,获得了非正侵彻作用下弹体结构破坏参数。在此基础上,结合数值模拟方法研究了弹体斜侵彻花岗岩靶的弹体结构变形及断裂机制,分析了侵彻初... 为探究弹体斜侵彻花岗岩靶体的结构响应特性,基于30 mm弹道炮平台,开展了弹体斜侵彻花岗岩靶试验,获得了非正侵彻作用下弹体结构破坏参数。在此基础上,结合数值模拟方法研究了弹体斜侵彻花岗岩靶的弹体结构变形及断裂机制,分析了侵彻初始条件对弹体结构响应的影响规律。研究结果表明:弹体非正侵彻花岗岩靶体时,易发生弯曲和断裂;弹体头尾部所受非对称力是影响弹体响应特性的主要因素,弹体的变形破坏程度由弹体头尾部角速度差峰值大小决定;随着攻角的增大,弹体弯曲程度线性增大,攻角增大到8°时,弹体发生断裂;随着着角的增大,弹体弯曲程度先增大后减小再增大,着角为15°时,弹体弯曲程度最小,着角达到30°时,弹体发生断裂;与着角相比,攻角对弹体结构响应行为的影响更显著;攻角与着角联合作用时,着角的引入会增大弹体临界断裂正攻角,负攻角会削弱弹体抵抗弯曲变形和断裂的能力;撞击速度高于1600 m/s时,弹体撞击速度成为弹体产生不同响应行为的主控因素。 展开更多
关键词 弹体 侵彻 岩石靶 结构响应
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变截面弹体斜侵彻两层间隔钢靶弹道特性 被引量：3
3
作者 蒋腾 武海军 +3 位作者 邓希旻 全鑫 董恒 黄风雷 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期190-205,共16页
为研究变截面弹体斜侵彻两层间隔钢靶时结构特征对弹道特性的影响规律,开展椭圆等截面、椭圆变截面弹体在1020 m/s初速、5°着角条件下斜侵彻两层间隔钢靶实验,结合数值模拟对比圆等截面、椭圆等截面、圆变截面和椭圆变截面弹体在... 为研究变截面弹体斜侵彻两层间隔钢靶时结构特征对弹道特性的影响规律,开展椭圆等截面、椭圆变截面弹体在1020 m/s初速、5°着角条件下斜侵彻两层间隔钢靶实验,结合数值模拟对比圆等截面、椭圆等截面、圆变截面和椭圆变截面弹体在斜侵彻钢靶过程中的弹道轨迹、速度、偏转角、纵向位移和纵向加速度的变化情况,揭示变截面弹体结构特征影响弹道稳定性的物理机制。研究结果表明:当弹体初始撞击速度较大、弹肩处横截面面积一致及变截面角度在0°~2.5°范围内时,不同横截面形状和变截面角度弹体在斜侵彻两层间隔钢靶过程中的速度变化差异很小;对于变截面弹体,可以通过改变变截面结构特征找到一个使得弹体贯穿首层靶板后纵向位移基本为零的临界变截面角度;不同横截面形状的变截面弹体受变截面角度对贯穿钢靶后纵向运动、姿态偏转的敏感程度不同,横截面形状的长短轴之比越大,变截面角度对偏转角速度的影响越大;变截面角度会影响弹体穿靶过程中的受力方向,可能导致弹体受力出现反转现象。相关研究对变截面弹体结构特征参数的优化、变截面弹体斜侵彻两层间隔钢靶弹道特性预测具有较好的指导价值。 展开更多
关键词 变截面弹体 结构特征 弹道特性 斜侵彻 间隔钢靶
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椭圆类截面弹体侵彻多层间隔钢靶的弹道特性 被引量：2
4
作者 杨士林 高旭东 +1 位作者 张先锋 王晓锋 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第3期120-136,共17页
为了研究椭圆类截面弹体侵彻多层间隔钢靶的弹道特性,开展了典型弹体侵彻多层间隔Q355B钢靶试验,基于LS-DYNA软件开展有限元仿真研究,得到了弹体在侵彻过程中的姿态偏转和弹道参数,分析了弹体的偏转机制,获得了截面形状、截面压缩系数... 为了研究椭圆类截面弹体侵彻多层间隔钢靶的弹道特性,开展了典型弹体侵彻多层间隔Q355B钢靶试验,基于LS-DYNA软件开展有限元仿真研究,得到了弹体在侵彻过程中的姿态偏转和弹道参数,分析了弹体的偏转机制,获得了截面形状、截面压缩系数、初速、滚转角和着角等弹靶参数对椭圆类截面弹体侵彻弹道特性和姿态偏转特性的影响规律。研究结果表明:滚转角为0°时,圆截面弹体侵彻弹道的稳定性优于椭圆类截面弹体;弹体截面压缩系数越大,弹体侵彻弹道稳定性越好;弹体初速越大,弹体姿态偏转越小,侵彻弹道越平稳;滚转角为90°时,椭圆截面和非对称椭圆截面弹体在入射平面内的侵彻弹道最稳定,并且两种弹体在水平面内的弹道偏移量分别在滚转角为45°和90°时达到最大,非对称椭圆截面弹体在滚转角为钝角时的侵彻弹道稳定性优于锐角时的情况;弹体着角在[0°,50°]范围内时,侵彻弹道稳定性随着角的增大先减弱后增强,着角在30°左右时姿态偏转和弹道失稳最严重;弹体以较正姿态贯穿薄钢靶时,在弹头部侵彻阶段就已经与靶体分离;弹体以较大攻角贯穿薄钢靶时,弹靶接触主要发生在弹体的上表面。 展开更多
关键词 椭圆类截面弹体 多层间隔钢靶 侵彻弹道 姿态偏转
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锯齿外形对弹体带攻角侵彻横向过载的影响
5
作者 王帅 邓志方 +4 位作者 何丽灵 陈红永 李继承 颜怡霞 陈刚 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期1-18,共18页
为降低具有初始攻角的弹体在侵彻时产生的横向过载峰值,采用数值模拟方法,研究了一种带锯齿弹身的新型钻地弹以非零攻角姿态侵彻混凝土靶体时其特有的横向降载效应和机理。考虑初始攻角、质心系数等的影响,以常规光滑弹作为对比对象,分... 为降低具有初始攻角的弹体在侵彻时产生的横向过载峰值,采用数值模拟方法,研究了一种带锯齿弹身的新型钻地弹以非零攻角姿态侵彻混凝土靶体时其特有的横向降载效应和机理。考虑初始攻角、质心系数等的影响,以常规光滑弹作为对比对象,分析了弹体运动规律、弹靶接触力、接触力矩、接触面积等。结果表明,在1°、2°和3°的小初始攻角范围内,锯齿弹较光滑弹分别降低横向过载峰值约30.6%、5.2%和11.3%,但相应的接触力矩的峰值和脉宽、偏转角度等均有所增大。研究结果揭示了锯齿弹的横向降载机理:锯齿弹身减小了弹靶的接触面积,横向接触力主要集中在弹身锯齿区靠近头部的前两个锯齿环槽的右锯齿上,使得锯齿弹身与靶的横向接触力减小,而非锯齿区(主要是弹体头部)与靶的横向接触力增大,二者的竞争可增强锯齿弹整体的横向降载效果。通过结构设计等手段抑制锯齿弹的弹道偏转后,可有效提升锯齿弹的横向降载效率。 展开更多
关键词 横向降载 攻角 锯齿弹 弹道偏转
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基于量纲约束与符号回归的半无限金属靶板侵彻效率预测模型
6
作者 陈青青 张杰 +3 位作者 王志勇 赵婷婷 张煜航 王志华 《兵工学报》 北大核心 2025年第10期277-287,共11页
针对传统侵彻效率预测模型依赖经验公式、适应性差且物理解释力不足的问题,采用一种融合量纲约束与符号回归算法的建模方法,构建了杆弹侵彻半无限金属靶板的侵彻效率预测模型。首先,基于物理先验知识将金属靶板侵彻过程中涉及的7个原始... 针对传统侵彻效率预测模型依赖经验公式、适应性差且物理解释力不足的问题,采用一种融合量纲约束与符号回归算法的建模方法,构建了杆弹侵彻半无限金属靶板的侵彻效率预测模型。首先,基于物理先验知识将金属靶板侵彻过程中涉及的7个原始物理变量转化为4个具有明确物理意义的无量纲控制参数;随后,利用收集的819组实验数据,采用引入惩罚机制的遗传编程符号回归算法建立无量纲变量与侵彻效率之间的解析表达式。结果表明:在不同的侵彻工况下,所构建模型在拟合精度、泛化能力与表达结构简洁性方面均表现优异,平均决定系数R^(2)均超过0.8,且能准确捕捉各无量纲参数对侵彻效率的非线性影响。该方法兼具预测精度与跨工况适应性,还可生成结构明确、物理含义清晰的解析表达式,有助于进一步理解各物理参量在侵彻响应过程中的作用机制。 展开更多
关键词 半无限金属靶 侵彻效率 无量纲量 机器学习 符号回归
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基于FEM-SPH自适应算法孔阵列陶瓷装甲的抗弹性能
7
作者 贺志凡 陈天明 +6 位作者 卢承发 杨阳 梁博 王志鹏 陈爱军 曹剑武 秦庆华 《兵工学报》 北大核心 2025年第10期92-101,共10页
孔阵列陶瓷装甲作为一种新型防护装甲,通过孔洞设计有效突破了传统均质陶瓷装甲大范围脆性失效的局限性,且能在子弹与靶板相互作用时引入不对称力促使子弹偏转或断裂,可有效造成侵彻过程中的不稳定,从而降低其侵彻能力。采用有限元-光... 孔阵列陶瓷装甲作为一种新型防护装甲,通过孔洞设计有效突破了传统均质陶瓷装甲大范围脆性失效的局限性,且能在子弹与靶板相互作用时引入不对称力促使子弹偏转或断裂,可有效造成侵彻过程中的不稳定,从而降低其侵彻能力。采用有限元-光滑粒子流体动力学法自适应算法,建立7.62 mm穿甲燃烧弹侵彻孔阵列碳化硼陶瓷靶板的数值模型,分析了不同弹着点位置、倾角及子弹旋转对孔阵列陶瓷靶板抗弹性能的影响。结果表明,弹着点位置对弹靶相互作用、孔阵列陶瓷靶板的损伤模式和抗弹性能有重要影响;当弹着点位于孔洞边缘时,子弹受非对称作用力出现弹体偏转,从而靶板抗弹性能提升;子弹斜入射冲击下,装甲通过进一步诱导子弹失稳而提升了其抗弹性能,靶板损伤范围增加;孔阵列陶瓷装甲对旋转弹体的抗弹性能优于无旋转弹体。 展开更多
关键词 孔阵列装甲 B_(4)C陶瓷 侵彻 FEM-SPH自适应算法 抗弹性能
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基于无偏特征选择的混凝土侵彻深度预测模型
8
作者 张秀丽 张杰 +3 位作者 亓晓鹏 王志勇 刘志芳 王志华 《兵工学报》 北大核心 2025年第11期290-300,共11页
针对混凝土侵彻深度预测中数据不足、特征选择困难以及传统经验公式适用性有限的问题,提出一种基于深度学习和优化策略的混凝土侵彻深度预测模型。收集218组混凝土侵彻试验数据,并结合多阶段经验公式生成数据,有效扩展数据集的规模和多... 针对混凝土侵彻深度预测中数据不足、特征选择困难以及传统经验公式适用性有限的问题,提出一种基于深度学习和优化策略的混凝土侵彻深度预测模型。收集218组混凝土侵彻试验数据,并结合多阶段经验公式生成数据,有效扩展数据集的规模和多样性。为提高特征选择的准确性,采用XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)模型结合SHAP(SHapley Additive exPlanations)值进行特征筛选和降维,识别出与侵彻深度相关的关键特征。基于筛选后的关键特征,构建用于侵彻深度预测的多层感知器(Multi-layer Perceptron,MLP)模型。为优化模型性能,使用贝叶斯优化方法调优MLP模型的超参数,并通过K折交叉验证对新模型的泛化能力进行评估。研究结果表明:新提出的模型在多种工况下表现优于传统经验公式,其预测精度和稳定性显著提升,展现出良好的泛化能力和适应性;与传统经验公式相比,新模型在各经验公式的适用范围内同样表现出更优的预测效果。 展开更多
关键词 混凝土 侵彻深度预测 无偏特征选择 贝叶斯优化
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小口径弹丸侵彻双箭头负泊松比蜂窝夹芯结构的弹道特性
9
作者 刘洋佐 徐诚 +2 位作者 马吴宁 任杰 张震东 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第1期139-150,共12页
通过有限元仿真的方法研究双箭头负泊松比蜂窝夹芯结构的抗侵彻性能,利用小口径弹丸侵彻9种双箭头负泊松比蜂窝夹芯结构,获得双箭头负泊松比蜂窝夹芯结构的弹道特性.通过仿真得到弹丸侵彻过程中姿态变化,建立弹丸侵彻双箭头胞元的动力... 通过有限元仿真的方法研究双箭头负泊松比蜂窝夹芯结构的抗侵彻性能,利用小口径弹丸侵彻9种双箭头负泊松比蜂窝夹芯结构,获得双箭头负泊松比蜂窝夹芯结构的弹道特性.通过仿真得到弹丸侵彻过程中姿态变化,建立弹丸侵彻双箭头胞元的动力学仿真模型.仿真模拟表明:当上下面层厚度不变,仅增大芯层双箭头夹角,蜂窝夹芯结构的弹道极限随之降低.对于相同蜂窝夹芯结构,子弹初始速度与结构动能吸收率存在非线性关系,存在某一速度区间使得蜂窝夹芯结构抗侵彻性能最佳.侵彻过程中弹丸周向存在应力分布不均现象,产生非对称作用使弹丸受力环境变化,导致弹丸姿态角改变,最终引起弹丸的侵彻弹道失稳. 展开更多
关键词 负泊松比 蜂窝夹芯结构 小口径枪弹 侵彻
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侵彻爆炸联合作用下超高性能混凝土遮弹层设计 被引量：3
10
作者 程月华 吴昊 +1 位作者 岑国华 张瑜 《爆炸与冲击》 EI CAS 北大核心 2025年第1期88-101,共14页
为了准确评估超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)遮弹层在战斗部侵彻爆炸作用下的损伤破坏并建立可靠的计算方法,首先,开展了UHPC靶体抗105 mm口径弹体侵彻和5 kg TNT炸药爆炸联合作用试验,获取了侵彻作用后以及侵... 为了准确评估超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)遮弹层在战斗部侵彻爆炸作用下的损伤破坏并建立可靠的计算方法,首先,开展了UHPC靶体抗105 mm口径弹体侵彻和5 kg TNT炸药爆炸联合作用试验,获取了侵彻作用后以及侵彻与爆炸联合作用后弹靶的损伤破坏数据;然后,建立了UHPC靶体抗弹体侵彻与爆炸作用的有限元模型,通过对上述试验和已有的有限厚UHPC板埋置装药爆炸试验进行数值仿真分析,验证了有限元模型和分析方法的可靠性;最后,对比了SDB、WDU-43/B和BLU-109/B等3种典型原型战斗部侵彻与爆炸联合作用下,UHPC遮弹层和普通混凝土遮弹层的临界贯彻和震塌厚度。结果表明:3种战斗部侵彻爆炸联合作用下,遮弹层的临界贯穿厚度和震塌厚度范围分别为1.30~2.60 m和1.70~5.00 m,相应的临界贯穿系数和震塌系数范围分别为1.81~2.17和2.46~4.17;与普通混凝土遮弹层对比,3种战斗部侵彻爆炸联合作用下UHPC遮弹层的开坑直径减小了34.4%~42.4%,临界贯穿和震塌厚度分别减小了7.1%~31.6%和39.7%~52.8%。研究结果可为UHPC遮弹层的抗力评估和设计提供参考。 展开更多
关键词 超高性能混凝土 遮弹层 侵彻 爆炸 防护设计
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爆炸冲击波和破片群复合作用下泡沫铝/纤维夹芯结构的毁伤特性
11
作者 周楠 唐奎 +3 位作者 孙佳慧 王金相 刘大斌 方雨 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第8期116-130,共15页
在简易自制爆炸装置的近场爆炸中,防护结构常受到爆炸冲击波和破片的复合作用。为了提高结构的防护性能,设计并制备了含“泡沫铝/纤维”夹芯复合结构材料,通过开展“爆炸+侵彻”实验,研究复合结构在爆炸冲击波和高速破片复合作用下的失... 在简易自制爆炸装置的近场爆炸中,防护结构常受到爆炸冲击波和破片的复合作用。为了提高结构的防护性能,设计并制备了含“泡沫铝/纤维”夹芯复合结构材料,通过开展“爆炸+侵彻”实验,研究复合结构在爆炸冲击波和高速破片复合作用下的失效模式,重点讨论爆炸冲击波和破片两种载荷时序性对毁伤特性的影响,并分析不同材料的吸能机理。研究结果表明:爆距的变化直接影响爆炸冲击波和破片作用的时序性,在本文讨论的工况中,当爆距大于600 mm时,破片先于冲击波作用;在冲击波和破片的复合作用下,铝面板除了破片的贯穿破坏外,还伴有局部凹陷变形,泡沫铝自身胞孔结构在冲击载荷作用下发生压溃变形和胞壁屈服碎裂,弹孔处纤维则在破片的侵彻下发生拉伸变形和断裂,并伴有高温失效;铝背板主要以瓣裂撕裂破坏为主;在两种时序性作用下,弹孔的存在削弱了冲击波对铝面板的作用,后序夹芯结构材料和铝背板的变形破坏程度较前序材料更为严重。本研究的开展对轻质复合结构材料在有限空间近爆防护领域中的应用和功能设计提供了技术依据。 展开更多
关键词 夹芯结构 泡沫铝 UHMWPE纤维 时序性 毁伤特性
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材料反应特性对反应装甲干扰聚能射流行为的影响研究
12
作者 张文龙 张先锋 +4 位作者 王文杰 熊玮 侯先苇 刘闯 谈梦婷 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第10期1031-1043,共13页
为研究反应装甲夹层材料反应特性对聚能射流的干扰特性,以及法线角对夹层反应装甲影响规律,选取了三种夹层材料,开展了聚能射流侵彻反应装甲数值模拟研究.基于试验结果验证了数值模拟方法的准确性,分析了爆炸反应装甲、活性反应装甲以... 为研究反应装甲夹层材料反应特性对聚能射流的干扰特性,以及法线角对夹层反应装甲影响规律,选取了三种夹层材料,开展了聚能射流侵彻反应装甲数值模拟研究.基于试验结果验证了数值模拟方法的准确性,分析了爆炸反应装甲、活性反应装甲以及惰性装甲抗射流侵彻特性,且对反应装甲差分质量防护系数以及附带损伤系数进行了综合评估.同时,研究了法线角对三种反应装甲干扰射流能力的影响,并设计了一种复合夹层反应装甲.研究结果表明:爆炸反应装甲防护能力最强,但爆炸反应装甲附带损伤是其他两种反应装甲60倍以上;活性反应装甲防护能力强于惰性装甲,但两者均不能完全杀伤10mm厚装甲钢,表明活性反应装甲综合性能优于其他两种反应装甲.相对于无装甲工况射流侵彻深度,爆炸、活性以及惰性三种反应装甲使射流后效侵深分别降低了82.6%、44.3%、30.4%,随着装甲夹层反应能力的降低,射流后效侵彻深度逐渐增加.当法线角改变时,爆炸反应装甲降低射流后效侵深能力最为敏感,活性反应装甲与惰性装甲降低射流后效侵深能力敏感程度相近.设计的复合夹层反应装甲能够大幅降低反应装甲附带损伤能力. 展开更多
关键词 聚能射流 反应装甲 活性材料 数值模拟
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钨纤维增强金属玻璃复合材料的长杆弹斜侵彻/穿甲性能
13
作者 章浪 赵丰鹏 +2 位作者 张钰忠 邓勇军 李继承 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第3期105-119,共15页
基于钨纤维和金属玻璃基体的实际分布特性,建立复合材料弹体的细观有限元几何模型,采用修正的热力耦合本构模型来描述金属玻璃基体的高强度和高剪切敏感性,结合相关的斜侵彻/穿甲试验,开展复合材料长杆弹斜侵彻/穿甲钢靶的三维有限元模... 基于钨纤维和金属玻璃基体的实际分布特性,建立复合材料弹体的细观有限元几何模型,采用修正的热力耦合本构模型来描述金属玻璃基体的高强度和高剪切敏感性,结合相关的斜侵彻/穿甲试验,开展复合材料长杆弹斜侵彻/穿甲钢靶的三维有限元模拟,与钨合金弹进行对比分析,讨论弹靶变形和破坏特征,分析了撞击倾角、撞击速度等因素对复合材料弹体侵彻/穿甲“自锐”行为以及弹道特征的影响。结果表明,在斜侵彻/穿甲条件下,由于弹体头部受力的非对称特征,弹头逐渐锐化为非对称的尖头构型,同时弹道偏转,复合材料弹体的“自锐”性能以及侵彻/穿甲能力下降。撞击速度对斜侵彻/穿甲条件下弹体的“自锐”特征及弹道行为有显著影响,低速撞击条件下,撞击倾角越大,弹体侵彻性能越弱;当倾角增大到50°时,撞击速度小于900m/s的弹体均难以有效侵彻靶板;倾角进一步增大时,弹体容易跳飞。 展开更多
关键词 钨纤维增强金属玻璃复合材料 斜侵彻 穿甲 自锐 弹道特征 有限元模拟
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侵彻弹引系统非线性动力学模型及响应特性
14
作者 郑卓扬 董恒 +3 位作者 武海军 贾桐庆 杨冠侠 黄风雷 《兵工学报》 北大核心 2025年第4期241-254,共14页
为准确揭示和描述弹体-引信系统(简称弹引系统)在侵彻典型目标过程中引信内部核心器件的过载环境及动态响应,基于空腔膨胀理论获得侵彻过程的弹靶相互作用,分析应力波在战斗部壳体内的传播效应,引入弹引螺纹连接的载荷传递特性及缓冲材... 为准确揭示和描述弹体-引信系统(简称弹引系统)在侵彻典型目标过程中引信内部核心器件的过载环境及动态响应,基于空腔膨胀理论获得侵彻过程的弹靶相互作用,分析应力波在战斗部壳体内的传播效应,引入弹引螺纹连接的载荷传递特性及缓冲材料的非线性响应模式,构建高速侵彻下弹引系统的非线性动力学响应模型,通过理论及实验方法确定模型参数,结合有限元数值仿真研究分析弹引系统的动态响应特性及弹靶参数对过载信号的影响机理和规律。研究结果表明:所建立的非线性动力学响应模型在时-频域特征上与数值仿真结果吻合良好,可更准确地描述高速侵彻下弹引系统的过载传递特性及引信内部器件的真实动力学响应,其响应模式主要为刚性过载和高频结构振动的耦合叠加,螺纹连接会进一步放大过载信号,聚氨酯材料在侵彻冲击环境下体现出一定的吸能滤波作用;弹引系统侵彻多层间隔目标相较于单一半无限目标时的过载信号更为复杂剧烈,弹靶参数决定了弹靶相互作用的频率特性,当侵彻多层间隔目标的弹靶作用频率的整数倍与弹引系统固有频率更接近时,加速度过载会出现峰值显著增大、振荡加剧及信号严重粘连等现象;研究成果为快速有效预测不同弹目特性下引信内部关键模块的真实响应和过载特性、评估其安全性及可靠性提供了技术参考。 展开更多
关键词 弹引系统 波动 振动 非线性动力学模型 时频域特性
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典型纤维复合材料组合靶板抗破片性能研究
15
作者 肖寒 段卓平 +2 位作者 李荣 白志玲 黄风雷 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第10期1011-1020,共10页
以玻璃纤维(glass fiber reinforced polymer,GFRP)壳体抗破片冲击防护性能提升为背景,采用碳纤维(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)、聚对苯撑苯并二噁唑纤维(poly-p-phenylene benzobisoxazole,PBO)作为内衬防护材料,利用轻气... 以玻璃纤维(glass fiber reinforced polymer,GFRP)壳体抗破片冲击防护性能提升为背景,采用碳纤维(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)、聚对苯撑苯并二噁唑纤维(poly-p-phenylene benzobisoxazole,PBO)作为内衬防护材料,利用轻气枪弹道冲击试验,得到了GFRP、CFRP、PBO及其组合结构的抗弹性能,结合数值模拟对比分析了不同靶板的弹道极限、损伤模式和吸能机制,得到了不同内衬材料、厚度和破片速度对复合板组合结构抗弹性能的影响规律.研究结果表明:内衬板较薄且破片速度较低时(450 m/s),GFRP/PBO组合板比GFRP/CFRP组合板表现出更好的抗破片冲击性能;随着组合板厚度和破片速度的增加,内衬板损伤模式由靶板背部纤维弯曲分层破坏逐步演化为冲击面局部剪切冲塞破坏,GFRP/PBO组合板和GFRP/CFRP组合板的抗破片性能趋于一致;CFRP板密度小、刚度高,可以更有效提升装药结构抗高速破片冲击性能. 展开更多
关键词 纤维增强材料 组合靶板 数值模拟 弹道极限 损伤模式
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双钢板混凝土板抗弹体贯穿速度预测及因素评估
16
作者 韩鹏飞 李映春 +2 位作者 刘晶波 王菲 董振平 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第10期3986-3995,共10页
为预测弹体撞击双钢板混凝土板的贯穿速度及获得结构因素对贯穿速度的影响排序,基于量纲分析和人工神经网络建立了贯穿速度无量纲方程和预测模型,并采用正交试验法确定有限元计算工况,结合方差分析定量评价了7种板的结构因素对贯穿速度... 为预测弹体撞击双钢板混凝土板的贯穿速度及获得结构因素对贯穿速度的影响排序,基于量纲分析和人工神经网络建立了贯穿速度无量纲方程和预测模型,并采用正交试验法确定有限元计算工况,结合方差分析定量评价了7种板的结构因素对贯穿速度的影响程度。结果表明,贯穿速度预测模型的预测值与实际值的误差小于12%;钢板厚度影响显著,对拉钢筋间距和混凝土厚度影响较大,钢板屈服强度、对拉钢筋屈服强度、对拉钢筋直径影响较小,混凝土抗压强度影响最小。建立的贯穿速度预测模型预测效果良好,从新的角度解决了贯穿速度的预测问题,可有效评估双钢板混凝土板抗弹体贯穿的能力,结构因素影响排序有益于双钢板混凝土板抗弹体贯穿的优化设计。 展开更多
关键词 双钢板混凝土板 贯穿速度 预测 结构因素 影响排序
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考虑应力状态的Q345E舰船钢本构与断裂模型
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作者 全鑫 邓希旻 +4 位作者 武海军 闫雷 董恒 蒋腾 黄风雷 《兵工学报》 北大核心 2025年第11期270-289,共20页
为表征舰用Q345E钢高速冲击条件下的力学响应,开展准静态拉伸、霍普金森压杆实验,获得Q345E钢材料的静、动态力学特性和广应力三轴度范围内的断裂特性,基于Johnson-Cook(JC)、Cowper-Symonds(CS)模型构建了表征Q345E钢静动态力学行为的J... 为表征舰用Q345E钢高速冲击条件下的力学响应,开展准静态拉伸、霍普金森压杆实验,获得Q345E钢材料的静、动态力学特性和广应力三轴度范围内的断裂特性,基于Johnson-Cook(JC)、Cowper-Symonds(CS)模型构建了表征Q345E钢静动态力学行为的JC-CS本构,结合数值仿真获得了各应力三轴度范围内的失效参数,给出三段式Wierzbicki断裂模型,并采用Abaqus VUMAT子程序验证本构及断裂模型的有效性。研究结果表明,Q345E钢具有明显的应变硬化及应变率效应,在动态加载下两类效应相互耦合,新提出的JC-CS本构模型能够准确表征该材料从准静态到高应变率范围内的率相关应变硬化和应变率效应。Q345E钢的断裂应变与应力三轴度相关,材料的断裂应变在应力三轴度大于-1/3、小于2范围内表现出先下降后上升、最终趋于零的形式,应力三轴度趋于-1/3时断裂应变正无穷大。依据材料实验和高速穿甲实验开展的数值仿真计算发现,仿真预测的断口形貌、靶板破坏模式及多层靶穿甲过程与实验结果高度一致,表明新建立的JC-CS本构及Wierzbicki断裂模型能够反映Q345E钢的力学特性、失效行为及高速冲击下的响应特征。 展开更多
关键词 Q345E舰船钢 静动态力学性能 本构模型 断裂模型 高速穿甲
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类椭圆截面弹侵彻有限厚混凝土靶板弹道特性
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作者 时振清 刘彦 +4 位作者 王晓锋 闫俊伯 白帆 司鹏 黄风雷 《兵工学报》 北大核心 2025年第9期184-197,共14页
为探索类椭圆截面弹体侵彻有限厚混凝土靶板的弹道特性,开展了类椭圆截面弹体正、斜侵彻不同厚度混凝土靶实验。结合有限元-光滑粒子伽辽金数值模拟方法,研究类椭圆截面弹体不同侵彻阶段纵向加速度和弹道偏转角度的变化趋势,分析着靶速... 为探索类椭圆截面弹体侵彻有限厚混凝土靶板的弹道特性,开展了类椭圆截面弹体正、斜侵彻不同厚度混凝土靶实验。结合有限元-光滑粒子伽辽金数值模拟方法,研究类椭圆截面弹体不同侵彻阶段纵向加速度和弹道偏转角度的变化趋势,分析着靶速度、靶板厚度、着靶倾角、滚转角和攻角等因素对弹道偏转的影响规律。研究结果表明:类椭圆截面弹体正侵彻有限厚靶板时,弹道会向小端侧偏转,且随着靶板厚度的增加,弹道偏转角随之增大;通过数值模拟分析发现弹道偏转主要发生在隧道阶段和冲塞阶段,开坑阶段造成的偏转仅为最终偏转角度的1.4%;存在一个临界着靶速度,使高于此速度下的正侵彻弹道偏转角随着侵彻速度增加而减小,低于此速度时变化规律相反,临界速度随靶厚增加呈现先上升、再下降至稳定值的非单调变化规律;弹体以同一倾角斜侵彻时,随着攻角的增加(-6°~6°),弹道由向下偏转变为向上偏转,当攻角为2°时,在0°~30°着靶倾角范围内,具有良好的弹道稳定性;在Oxz平面上,弹体姿态的稳定性随滚转角的增大总体上呈先减弱、后增强的趋势,当滚转角小于150°,弹体结束与靶体作用后,弹体呈现负攻角。 展开更多
关键词 类椭圆截面弹体 斜侵彻 有限厚混凝土 弹道特性
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铝钨活性材料力学性能及侵彻特性
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作者 张力中 任会兰 +1 位作者 栗建桥 李尉 《兵工学报》 北大核心 2025年第10期102-113,共12页
为研究铝钨(Al/W)活性材料的力学性能以及对靶板的侵彻特性,利用模压烧结法制备了Al/W活性材料,并开展了准静态/动态压缩实验与Al/W活性破片侵彻钢靶弹道枪实验研究。实验获取了Al/W活性材料的力学性能及其侵彻特性,并基于一维冲击波理... 为研究铝钨(Al/W)活性材料的力学性能以及对靶板的侵彻特性,利用模压烧结法制备了Al/W活性材料,并开展了准静态/动态压缩实验与Al/W活性破片侵彻钢靶弹道枪实验研究。实验获取了Al/W活性材料的力学性能及其侵彻特性,并基于一维冲击波理论给出了Al/W活性破片的弹道极限速度预测公式;结合Al/W活性破片侵彻钢靶的高速摄影图像,通过图像识别技术定性分析了Al/W活性破片在不同侵彻速度下的释能特性。结果表明:Al/W活性材料动态应力应变曲线呈现出弹塑性变形特征,并具有明显的应变率效应;Al/W活性破片侵彻靶板时通过化学反应释放大量能量,其释能强度与释能时间显著增强;同密度相近的钛(Ti)破片相比,高温效应显著增强了Al/W活性破片对靶板的毁伤能力。 展开更多
关键词 Al/W活性材料 力学性能 释能特性 弹道极限速度
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头部受冲击的锥形弹体结构动力响应研究
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作者 陈康 张晓伟 龙仁荣 《力学学报》 北大核心 2025年第7期1688-1702,共15页
近年来,高超声速武器凭借其打击速度和毁伤效能的优势得到了迅速发展.为提高武器平台的空间利用率,采用与平台共形的变截面战斗部成为重要的发展趋势.然而,战斗部外形的复杂化和速度的提高导致其载荷环境更加严酷,结构强度问题突出.为... 近年来,高超声速武器凭借其打击速度和毁伤效能的优势得到了迅速发展.为提高武器平台的空间利用率,采用与平台共形的变截面战斗部成为重要的发展趋势.然而,战斗部外形的复杂化和速度的提高导致其载荷环境更加严酷,结构强度问题突出.为探究变截面弹体在非正侵彻条件下的结构动力响应规律,文章基于空间自由梁和结构塑性理论,建立了头部受冲击载荷作用的锥形弹体结构动力响应模型和轴力-弯矩耦合作用下的结构失效函数,并借助Abaqus/Explicit非线性数值程序对典型锥形弹体的动力响应进行了仿真,验证了理论模型的合理性和准确性.在此基础上,分析了弹体头部形状系数、锥度、径厚比和长径比等因素对弹体内力分布和失效位置的影响规律.结果表明,理论模型能够较准确地预测变截面弹体的内力分布规律;头部集中质量降低了弹体的内力幅值,但不影响其分布规律.在冲击载荷、头部直径及其他无量纲参数相同的条件下,弹体锥度越大,危险位置越靠近弹体头部,而长径比或径厚比增大会使弹体更易发生结构失效. 展开更多
关键词 结构响应 冲击载荷 自由梁 锥形弹体
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