钢筋混凝土介质高速侵彻机理研究

This project focuses on high velocity penetration. With the foundation of theory research on low speed(less than 700m/s) penetration, this project studies 3 important scientific problems to be solved in the research of high velocity(greater than 850m/s) impact into reinforced concrete medium. They are the law of damage evolution of reinforced concrete, law of high velocity penetration resistance and the law of high speed penetration mechanism and penetration efficiency. We study the damage function model and damage evolution equation of reinforced concrete medium.By building theory model for missile body deflection at pit phase, we get the resistance posed by medium on missile body.By building high velocity theory model, we obtain deep penetration dynamic laws which will explain high speed penetration mechanism at high speed. Through study on effect law from factors like impact velocity, material fragmentation, thermodynamics products, missile body strength and melting point and concrete density and strength, we build the high velocity penetration model with mass erosion and point out the mechanism for penetration efficiency so as to acquire knee effect of penetration depth as velocity increases (penetration efficiency). This projiect will fill the gaps on domestic development of the theory study of high velocity penetration into reinforced concrete and set theory fundation for the development of deep penetration techniques.

本项目紧密围绕"钢筋混凝土高速侵彻"这一重大国防研究背景，在目前国内700m/s速度以下侵彻机理研究较为完善的基础上，针对850m/s以上钢筋混凝土高速侵彻过程中的三个关键科学问题：介质的损伤演化规律、高速侵彻阻力特性规律、侵彻效率形成机理等开展研究。获得钢筋混凝土介质的损伤函数模型、损伤演化方程，建立开坑阶段弹体偏转的理论模型，推导出介质对侵彻弹体的阻力方程，建立高速侵彻的理论模型，寻求撞击速度、材料破碎、弹体的强度和熔点、混凝土密度和强度等因素对高速侵彻的影响规律，建立弹体质量侵蚀模型，揭示侵彻效率的形成机理，得到侵彻深度随撞击速度的拐点阈值（侵彻效率）。本项目研究将填补我国在钢筋混凝土介质高速侵彻理论研究方面的空白，为深侵彻技术发展奠定理论基础。

本项目紧密围绕“钢筋混凝土高速侵彻”这一重大国防研究背景，针对850m/s 以上钢筋混凝土高速侵彻过程中的三个关键科学问题：介质的损伤演化规律、高速侵彻阻力特性规律、侵彻效率形成机理等开展研究。获取了混凝土含损伤本构关系，得到了混凝土介质损伤演化方程，给出了钢筋混凝土含损伤动态本构关系的等效方法，弥补了国内外在高压、大变形、高应变率下混凝土材料力学性能研究方面的不足和空白；揭示了对钢筋混凝土介质的高速侵彻机理，建立了高速侵彻钢筋混凝土介质阻力模型，获得了弹体侵彻钢筋混凝土的影响规律，完善了钢筋混凝土介质高速侵彻的理论体系，在国内首次建立了适用于不超过1400m/s的高速侵彻深度计算公式，并向下兼容到低速侵彻，计算误差在10%以内；从细观尺度上探索了高速侵彻弹体侵蚀效应机理，建立了基于热效应的侵蚀效应理论模型，给出了在给定弹靶条件下弹体发生侵蚀的条件，从理论和试验上证明了高速侵彻混凝土介质的过程中存在侵彻效率，对于未来开展更高速度战斗部的研制，在战斗部强度设计、引信设计、装药安定性设计等方面具有重要的价值；首次建立了高速侵彻钢筋混凝土的6自由度弹道偏转模型，揭示了钢筋以及自由表面对弹道偏转的影响规律，实现了对不同速度、靶板倾角、弹体攻角等条件下侵彻弹道的预估，解决了非正侵彻弹道偏转的定量预测的难题。.本项目解决了高速深钻地战斗部研制中的关键难题和技术瓶颈，开创性成果填补了国内多方面的空白，对我国武器装备发展具有重大意义。获得的成果已经成功应用于XXX型号研制，解决了研制过程中的关键问题。