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穿甲弹在侵彻过程中的过载问题分析.pdf

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硕士学位论文 穿甲弹在侵彻过程中的过载问题分析 ANALYSISOFOVERLOADPROBLEMINTHE PROCESSOFPENETRATIONOFTHE PROJECTILE 曹雨 哈尔滨工业大学 2013年7月 国内图书分类号：O385学校代码：10213 国际图书分类号：531密级：公开 硕士学位论文 穿甲弹在侵彻过程中的过载问题分析 硕士研究生：曹雨 导师：曾凡林副教授 申请学位：工学硕士 学科：固体力学 所在单位：航天学院 答辩日期：2013年7月 授予学位单位：哈尔滨工业大学 ClassifiedIndex:O385 U.D.C:531 DissertationfortheMasterDegreeinEngineering ANALYSISOFOVERLOADPROBLEMINTHE PROCESSOFPENETRATIONOFTHE PROJECTILE Candidate：CaoYu Supervisor：ZengFanlin AcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineering Speciality：SolidMechanics Affiliation：SchoolofAstronautics DateofDefence：July,2013 Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘要 研究穿甲弹侵彻问题，对于弹体设计具有重要指导意义，有利于充分了解侵 彻特性，更好的为国防服务。本文主要研究4340Steel钢制成的卵形穿甲弹在不同 速度、不同弹头曲率半径与直径比(caliber-radius-head，CRH)下侵彻不同单轴抗压 强度混凝土的情况，得出不同情况下的侵彻规律——侵彻深度及过载加速度随时 间变化规律。本文着重从理论和数值模拟两方面来加以研究分析和验证。理论分 析采用经过大量实验总结的Forrestal相关经验公式，数值模拟方面采用在冲击动 力学中常用的非线性软件LS-DYNA来模拟不同条件时的卵形弹体侵彻靶体的情 况，得出相应的结果。 首先通过理论分析了在速度为400-1200m/s时CRH=3的卵形弹侵彻的情况， 发现在较低的冲击速度下，卵形弹体的侵彻深度随着侵彻速度的增加而增大，弹 体过载加速度随着速度的增加而增大。得到了不同CRH和不同混凝土靶体的条件 下的侵彻情况。研究发现在相同速度下CRH越大，即弹头形状越尖，弹体侵彻的 深度越大，加速度相对要小；混凝土靶体强度越大对弹体侵彻作用越明显，弹体 侵彻过载越明显，在相同速度下，靶体强度越大侵彻深度相对变小，加速度变大。 针对不同情况的侵彻问题，先用数值模拟的方式模拟不同速度的情况，得出 模拟侵彻深度的时程曲线和弹体加速度时程曲线，与实验结果进行比较，验证了 数值模拟的可靠性。然后模拟不同CRH弹体侵彻情况、不同靶体材料下的侵彻情 况和不同长径比下的侵彻情况，模拟结果表明：弹头越尖，靶体对弹体侵彻阻碍 越小；靶体强度越大，对弹体侵彻阻碍越大；在一定范围内长径比越大，靶体对 侵彻阻碍越小。 关键词：穿甲弹；侵彻；过载；理论分析；数值模拟 I 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract Studyingonprojectilepenetrationproblemhasanimportantguidingsignificance forprojectiledesign,itishelpfultounderstandthepenetrationcharacteristics,andbetter forthenationaldefenseservice.Thispapermainlystudiesthepenetrationofegg-shaped projectilemadeof4340Steelindifferentspeedandthedifferentratiosofwarheads curvatureradiusanddiametertoconcreteofdifferentcompressivestrength,gaining penetrationprincipleofpenetrationdepthandoverloadacceleration.Westudyand verifyfromtwoaspectsoftheoreticalanalysisandnumericalsimulation.Th