长杆弹超高速侵彻混凝土类靶体机理

基本信息
批准号:U1730128
项目类别:联合基金项目
资助金额:72.00
负责人:武海军
学科分类:
依托单位:北京理工大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:皮爱国,张爽,王杰,张雪岩,刘子豪
关键词:
半无限厚混凝土侵彻弹靶作用机理超高速长杆弹
结项摘要

In order to adapt to the requirements of the development of hypersonic weapon platforms and high speed/ hypervelocity penetration dynamics, the mechanism of long rod penetration into semi-infinite concrete target has become an important research topic.The compressible-incompressible constitutive equation is built for the dynamic compression response of concrete under high pressure (4-10GPa) by flyer impact test with hypervelocity and blasting inside concrete experiment. The evolution of diameter and depth of crater is obtained from the model considering the conservation of energy and stress wave propagation theory based on the experiments of long rod penetration into concrete with hypervelocity. The hole expansion model considering the effect of inertia is established based on the theory of fluid dynamics and the conservation of energy combining the compression-incompressible constitutive equation of concrete to determine the flow field distribution, then to derive the depth of penetration and the diameter of the hole. The numerical algorithms are developed by Material Point Method (MPM) which coupling the compression-incompressible constitutive equation of concrete to make numerical simulation analysis of the effect of long rod penetrating into concrete target, and extend the application range of the hypervelocity penetration theory. The theoretical model combined with experimental study and numerical simulation is used to provide theoretical guidance for the analysis and the control of damage effect of long rod hypervelocity penetration.

为适应超高声速武器平台和高速/超高速侵彻动力学理论发展需求,长杆弹超高速侵彻半无限厚混凝土类靶体机理成为当前亟需研究的重要课题。开展超高速飞片撞击实验和混凝土内部爆炸加载实验,研究混凝土高压动态压缩响应,构建高压状态(4GPa-10GPa)下混凝土的压缩-不可压缩本构方程,对材料高压下动态压缩及破坏特性进行表征;结合长杆弹超高速侵彻混凝土半无限厚靶试验,应用能量守恒和应力波传播理论建立开坑模型,获得撞击开坑直径及深度等演化规律;基于流体动力学理论和能量守恒,确定流场分布,建立考虑惯性效应的扩孔模型,获得侵彻深度和孔径大小规律;采用物质点法(MPM)开发数值模拟算法,耦合构建的压缩-不可压缩本构方程,实现对长杆弹超高速侵彻半无限厚混凝土靶弹靶作用过程的数值模拟分析,拓广超高速侵彻分析方法使用范围。综合理论模型、实验研究和数值模拟研究,为长杆弹超高速侵彻性能分析与破坏效应控制提供理论指导。

项目摘要

为适应超高声速武器平台和高速/超高速侵彻动力学理论发展需求,长杆弹超高速侵彻半无限厚混凝土类靶体机理成为当前亟需研究的重要课题。本项目开展了超高速飞片撞击实验和混凝土内部爆炸加载实验,研究了混凝土高压动态压缩响应,构建了高压状态(4GPa-10GPa)下混凝土的压缩-不可压缩本构方程,对材料高压下动态压缩及破坏特性进行表征。结合长杆弹超高速侵彻混凝土半无限厚靶试验,应用能量守恒和应力波传播理论建立开坑模型,获得了撞击开坑直径及深度等演化规律。基于流体动力学理论和能量守恒,确定流场分布,建立了考虑惯性效应的扩孔模型,获得侵彻深度和孔径大小规律。采用LS-DYNA有限元分析软件平台和弹塑性流体动力学分析程序,基于归一化混凝土状态方程,实现对长杆弹超高速侵彻半无限厚混凝土靶弹靶作用过程的数值模拟分析,拓广超高速侵彻分析方法使用范围。综合理论模型、实验研究和数值模拟研究,为长杆弹超高速侵彻性能分析与破坏效应控制提供理论指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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