LS-DYNA高速侵彻混凝土弹体质量损失特性研究(2)
3.3.2 混凝土靶模型 20
3.4 有限元模拟 21
3.5 侵彻效果分析 23
3.6 本章小结 29
结 论 30
致 谢 31
参考文献32
1 绪论
1.1 研究背景及意义
混凝土由于其原材料来源广泛，价格便宜，生产工艺已经成熟，能够适应高强度等特殊的环境，耐久性好，强度等级分部范围广等优点，因而广泛用于民用和军用设施。据不完全统计，世界上共有一万多处地下军用设施，其中包括地下导弹发射井，地下弹药库，地下指挥基地，飞机掩体等设施，这些设施具有十分重要的军事价值。而这些军用设施主要是以混凝土为主要防护材料，通常具有多层，深埋，加固等系列的特点，并且深埋在地下2~15米[1]。而往往是这种隐蔽性好并且防护性能高的军事工事成为攻击首选的目标。随着这些年科学技术的发展进步，使得这类目标越来越坚固，这就给武器战斗部的设计和研发人员提出了新的要求和挑战。例如：（1）单层地下 设施，由坚固的泥土和钢筋混凝土构成，等效于1.8m的混凝土厚度；（2）穹顶式地面 设施，由坚固泥土和加固穹顶构成，它等效于2.1m的混凝土厚度；（3）飞机掩体，主要由粘土、加固穹顶和钢板隔层构成，等效于3m的混凝土厚度；（4）单层地下指挥所，主要由钢筋混凝土构成，相当于厚度为3.7m的混凝土；（5）地对地导弹战备掩体，主要由加固土层和钢筋混凝土组成，相当于厚度为4.6~5.8m的混凝土[2]；对于这些常见的军事设施，用一般的武器是很难达到摧毁的目的，现在对付这类目标的战斗部大多数是以整体式侵彻战斗部为主[3]。所以，世界上很多国家都致力于开发具有侵彻能力高的侵彻战斗部，其使用的手段大多是利用新型复合材料来提高弹体的强度，增大弹体初始撞击速度，优化弹形等一系列的方法[4]。
随着侵彻战斗部侵彻速度的不断提高，弹体的侵彻过程也变得越来越复杂[5]，研究侵彻的学者们都十分重视高速侵彻混凝土等问题，是国外现阶段弹体侵彻速度的研究分布 [6]，从图中我们可以发现，在国外的研究中，当弹体侵彻速度小于1km/s时，把弹体作为刚体模型来研究，不考虑弹体的变形和质量损失；当弹体初始速度在1km/s到2.5km/s内时，弹体可以作为半流体模型；当弹体的初始速度大于2.5km/s时，可以采用流体模型[7]。从图中我们知道在现阶段圣地亚地区主要针对弹体侵彻的速度为1km/s到2.5km/s内的研究。在弹体在高速侵彻的过程中，随着侵彻弹体速度的不断增大，弹体的结构、形状可能会发生变性和破坏，其中破坏的形式包括头部侵蚀、墩粗、侧壁磨蚀、弹体弯曲、尾部破裂和破碎等多种形式。弹体的这些形式的破坏可能会使弹体在整个过程中受到阻力的大小和方向发生改变，弹丸加速度增大等众多的改变，所以分析弹丸的高速条件的响应，会对以后的弹体的设计起到十分重要的意义。
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