弹丸侵彻深度算法研究

由弹体着靶初速和侵彻加速度计算侵彻深度算法不受靶体材料参数等条件的限制,在侵彻过程中根据预先装订在引信中的数据库信息,并结合高g值加速度传感器实测侵彻加速度,实时计算侵彻深度,实现自适应炸点控制,利用加速度传感器的好处是可以探测弹体侵彻目标全过程的加速度变化情况,以便对目标的性质、层数等进行识别。     

超高分子量聚乙烯纤维增强层合厚板抗高速钝头弹侵彻的理论模型

结合超高分子量聚乙烯纤维增强塑料(UFRP)层合厚板抗高速侵彻的特点,将整个侵彻过程分为开坑镦粗、剪切压缩和拉伸变形3个阶段。通过改进开坑镦粗阶段的计算方法和拉伸变形阶段的计算过程,基于能量守恒原理建立UFRP层合厚板抗高速钝头弹侵彻的弹体侵彻深度和靶板弹道极限的计算模型,并给出相应的计算流程图。通过采用该模型计算相关文献试验工况下的弹体侵彻深度和层合厚板弹道极限,发现计算值与文献试验结果均吻合较好。改进后的模型考虑了弹丸初速度对开坑镦粗阶段侵彻深度的影响,能够对高速钝头弹侵彻UFRP层合厚板的弹体侵彻深度和层合厚板的弹道极限进行合理的预测,并可降低试验成本。     

超高分子量聚乙烯纤维增强层合厚板抗高速钝头弹侵彻的理论模型北大核心CSCD

结合超高分子量聚乙烯纤维增强塑料(UFRP)层合厚板抗高速侵彻的特点,将整个侵彻过程分为开坑镦粗、剪切压缩和拉伸变形3个阶段。通过改进开坑镦粗阶段的计算方法和拉伸变形阶段的计算过程,基于能量守恒原理建立UFRP层合厚板抗高速钝头弹侵彻的弹体侵彻深度和靶板弹道极限的计算模型,并给出相应的计算流程图。通过采用该模型计算相关文献试验工况下的弹体侵彻深度和层合厚板弹道极限,发现计算值与文献试验结果均吻合较好。改进后的模型考虑了弹丸初速度对开坑镦粗阶段侵彻深度的影响,能够对高速钝头弹侵彻UFRP层合厚板的弹体侵彻深度和层合厚板的弹道极限进行合理的预测,并可降低试验成本。     

基于物质点法的弹体侵彻靶板破甲特性数值模拟

[目的]针对有限元法处理弹体侵彻船用钢板时因网格畸变而无法准确模拟破口破坏形态及其形成的动态过程的问题,[方法]采用基于物质点法(Material Point Method,MPM)构建弹体侵彻舰船板壳结构的数值仿真模型,模拟弹体在侵彻过程中的破甲特性。将在不同初速度下侵彻5和10 mm厚靶板后的破口及塑性变形模拟结果与实验结果进行对比,以验证所提方法的有效性。[结果]结果表明:物质点法的模拟结果与实验结果吻合较好;弹体侵彻靶板的破口以及塑性变形区基本保持不变,且破口略大于弹体直径;弹体对靶板的破坏属于冲塞形式的穿甲破坏;半球形弹体以低、中、高的速度侵彻舰船外壳的靶板破坏形式属于冲塞破坏模式,速度大小对靶板的破口影响不大,而对靶板破口处隆起的高度影响较大。[结论]所提数值方法可为研究导弹侵彻舰船板壳提供新的有效途径,计算结果可为舰船结构的防护设计提供参考依据。     

穿甲弹侵彻靶板数值模拟研究

基于Johnson-cook材料屈服模型描述材料本构关系,引入材料失效参数与单元删除技术,运用ABAQUS建立穿甲弹侵彻目标靶板的三维数值模型,研究探讨穿甲弹对靶板结构的毁伤机理及弹体碰撞冲击作用下靶板结构的损伤模式和动响应特性。分析结果表明：单元失效删除技术适用于处理侵彻冲击等大变形问题,穿甲弹侵彻靶板是典型的冲塞破坏,数值模拟的弹体剩余速度与参考文献结果吻合较好,充分验证了文中所建立的数值模型在预测侵彻过程中的动力响应及损伤的合理准确性。该研究方法与结论可为进一步研究物体碰撞时的侵彻和材料失效问题提供依据,也为穿甲弹结构优化设计及舰船结构装甲防护设计提供参考。     

高速弹体侵彻液舱试验研究

为研究高速弹体侵彻液舱过程中的水锤效应和结构毁伤机理,本文开展了高速弹体侵彻液舱试验测试,得到了高速弹体入水产生的冲击波压力的传播和衰减规律,并采用高速相机记录了高速弹体侵彻液舱过程中空泡的演化过程.试验设计了不同厚度的液舱前后靶板,发现水锤效应使得液舱后板变形比前板更严重.此外,后靶板在侵彻过程中的变形会直接影响到反射冲击波压力的传播和衰减,较大的后靶板变形可显著缓解前靶板的变形情况.试验结果对舰船液舱结构的设计优化具有一定的参考价值.     

Q235钢板对高速弹的抗侵彻特性研究

为探究钢板在典型防御目标弹丸侵彻下的抗弹性能及破坏模式,开展系列弹道实验,并结合有限元分析软件Ansys/LS-DYNA,探讨弹体初速、入射角度及靶板厚度对靶板抗弹性能的影响,对比分析不同条件下的破坏模式。结果表明,在改变单一因素的条件下,弹体初速越大、入射角越大、钢板厚度越大,钢板吸能越高,抗侵彻能力越强。     

Q235钢板对高速弹的抗侵彻特性研究

为探究钢板在典型防御目标弹丸侵彻下的抗弹性能及破坏模式,开展系列弹道实验,并结合有限元分析软件Ansys/LS-DYNA,探讨弹体初速、入射角度及靶板厚度对靶板抗弹性能的影响,对比分析不同条件下的破坏模式.结果表明,在改变单一因素的条件下,弹体初速越大、入射角越大、钢板厚度越大,钢板吸能越高,抗侵彻能力越强.     

四棱锥结构尺寸对间隙装甲抗侵彻性能的影响

本文设计一种可使弹道偏转的含四棱锥/尼龙结构间隙装甲,并通过弹道冲击实验测试不同结构靶板的抗侵彻性能。实验表明,四棱锥靶板具有较好的弹道偏转效果。通过数值仿真的方法建立组合间隙靶板的有限元模型,研究四棱锥朝向、四棱锥的底边尺寸及坡度对间隙装甲抗侵彻性能的影响。结果表明：四棱锥为迎弹面的间隙装甲抗侵彻性能优于四棱锥为背弹面的间隙装甲;间隙装甲抗侵彻性能受弹体侵彻四棱锥的深度以及四棱锥坡度2个因素影响;四棱锥坡度i=6/7的间隙装甲抗侵彻性能最好。     

中高速弹体侵彻下泡沫铝夹芯结构抗侵彻性能实验研究

为研究泡沫铝夹芯结构各组成部分在中、高速弹体侵彻下的抗侵彻性能及破坏机理,分别开展泡沫铝芯材(I)、前面板与芯材(II)、芯材与后面板(III)以及泡沫铝夹芯结构(IV)4种靶板在中、高速弹体侵彻下的弹道冲击试验。分析夹芯结构的破坏模式、侵彻过程和抗弹性能。结果表明:在中、高速弹体侵彻下,泡沫铝芯材发生了胞壁的绝热剪切和撕裂破坏,存在前面板的泡沫铝芯材还发生了胞壁压实坍塌;前面板发生绝热剪切破坏,弹速较低时,弹孔周围将产生明显的碟形弯曲变形,板厚较大、弹速较高时弹孔边缘存在开坑唇边;后面板发生了局部碟形弯曲-贯穿破坏,板厚较小时,后面板还产生了花瓣开裂。泡沫铝芯材吸能较小,泡沫铝和面板组成的夹芯结构吸能明显提高。面板的存在提高了靶板的抗弹性能,前面板对靶板的抗弹性能影响大于后面板的影响。同一种形式的靶板在高速弹体侵彻下的抗弹性能明显优于中速弹体侵彻下的抗弹性能。     

砂土中静压桩贯入过程中的桩周应力分析

利用模型试验研究砂土中静压桩在贯入过程中的承载机理。分析模型桩贯入4种不同深度时的桩周应力变化规律,对桩顶轴力、桩顶位移、桩身环向应变和桩身纵向应变进行全程测量。利用一种半数值半解析的方法,通过测量模型桩壁的环向应变与径向应变,推导出桩周的围压和摩阻力。结果表明:在贯入初期,桩体上部会出现负摩阻,随着贯入深度的增加,上部负摩阻的范围和数值都在减小直至消失;在沉桩阻力中摩阻力所占比例较小,但其比例随着贯入深度的增加不断增大。整个贯入过程中桩周围压随贯入深度的增加在不断增大。在同一土体深度处的围压也随桩体贯入而增大。随贯入深度的增加,摩阻力和围压的变化趋势呈现了较好的一致性,摩阻力与围压的比值在0.41~0.53波动。     

《内河通航标准》中水下隧道与锚地安全间距的探讨

在执行《内河通航标准》5. 3. 1条关于水下过河建筑物选址规定的过程中,发现由于未考虑隧道竖向埋置深度,水下隧道必须布设在远离锚地的规定不尽科学合理。在对船舶抛锚贯入深度及部分隧道埋置深度调查、统计、分析的基础上,认为若隧道顶部覆盖层厚度大于船舶抛锚贯入量,并有充分富余,锚地设置与运行对隧道结构安全基本不构成影响。因此适时对相关通航标准中水下隧道选址必须远离锚地的规定进行修订是十分必要的。     

风电安装平台插桩过程的试验与理论研究

针对风电安装平台在多层土中的插桩过程,通过现场取样测试获取土壤的物理参数,并通过插桩试验得到其平均插桩深度,以此建立插桩过程的数值模型,对插桩阻力与深度的变化规律以及土壤的流动失效机制进行了研究。结果表明,经验法选取土壤弹性模量与实际相差较大,试验测出的平均插桩深度为7.3m;数值结果与试验结果吻合良好,证明了理论模型的正确性;土壤发生了表面隆起、空腔形成、壁面坍塌和土壤回流四种失效模式。     

强夯砂土地基锥尖阻力分布规律及施工参数选择

为探究强夯砂土地基锥尖阻力分布规律,采用静力触探试验方法对22个吹填区进行试验研究。发现以下分布规律:1)强夯砂土地基下锥尖阻力在1 m深度范围内基本呈线性分布; 2)对于吹填厚度约为11 m的区域,在1～6 m范围内会出现峰值,6～10 m范围内锥尖阻力有所下降,10 m深度以下由于接近海床高程的砾砂层锥尖阻力再次增大; 3)对于吹填厚度约为6 m的区域,在1～4 m范围内锥尖阻力会达到峰值,4～6 m范围内锥尖阻力有所下降,6 m深度以下由于接近海床高程的砾砂层锥尖阻力再次增大。通过试验结果计算承载力和总沉降量,并以此检验施工参数选取的合理性。     

小型快艇结构耐撞性研究

船舶碰撞是一种复杂非线性瞬态响应过程,在碰撞区内的构件一般迅速进入塑性流动状态,出现撕裂、屈曲等形式的破坏和失效,因此对小型快艇结构碰撞特性进行分析非常必要。分析了艇艏撞击作用下快艇舷侧加筋结构的渐进破坏过程,给出了撞深曲线。为表征小型快艇船体结构的耐撞性能,建立了基于综合考虑塑性应变衡准和撞深衡准的小型艇结构耐撞性评价模型。最后,运用有限元法进行数值分析,开展快艇改进舷侧的结构耐撞性优化研究。数值分析表明,对于中小型快艇,碰撞损伤主要是艇体的总体弯曲变形,损伤变形区域占全船的比例较大,采用塑性应变衡准和撞深衡准能有效地刻画中小型快艇结构耐撞性。     

无填料振冲与强夯法处理软弱地基对比试验

依托沿海地区某大型工程地基处理实践,开展无填料振冲和强夯法加固地基的现场试验对比。施工结束后,采用孔隙水压力测试、标准贯入试验、静力触探试验及平板载荷试验等原位测试方法取得相关试验数据。对孔隙水压力变化、地基的承载性能及砂土液化处理效果进行评价和分析,得出如下结论：无填料振冲处理效果差,本场地地质条件下不适宜采用该方法进行地基处理;使用强夯法对地基处理后土体工程特性有了明显改善,地基承载力得到提高,液化可能性得到消除;场地中分布的软土夹层对强夯加固效果有较大的影响,夯后地基承载力和压缩模量有所减小;5 000 kN·m能级强夯加固深度约为10 m。     

关于某离岸式高桩码头引桥桩基承载力的讨论

某在建散货码头,引桥采用桩基础,预制混凝土桩沉至设计标高,贯入度仍有100 mm,现场高应变检测发现桩基实测承载力远小于设计承载力.本文通过分析地质钻孔资料、桩基设计承载力计算、桩基终锤贯入度、高应变检测结果和超静孔隙水压力消散过程,对本项目桩基的承载力进行讨论.本文对类似工程的勘察、设计和施工有借鉴意义.     

浅析柴油锤海上打桩效果的相关影响因素

针对海上打桩施工过程中基桩下沉不到位的问题,在有限元软件ANSYS/LS-DYNA中以非线性、粘一弹塑性弹簧单元模拟桩一土相互作用,建立打桩下沉过程的数值模型,分析柴油锤作用下的动态土强度折减系数、入土深度、桩径、锤击能量、锤击力等因素对桩体可打人性的影响,并给出部分型号柴油锤的停锤标准,对桩基工程施工有一定的参考价值...     

攻角对半穿甲战斗部侵彻航母双层靶板的效应研究

采用数值仿真方法,建立半穿甲战斗部对航母双层板侵彻效应的数值仿真计算模型,并计算战斗部以6种不同攻角侵彻目标的动态响应过程.结果表明,攻角对战斗部侵彻航母双层靶的能力有显著影响.随着初始攻角增加,战斗部的靶后余速下降,当初始攻角为20°和25°时,战斗部未能穿透航母的吊舱甲板.战斗部撞击吊舱甲板的攻角相对于初始攻角均有所增加,严重影响了战斗部对吊舱甲板的侵彻能力.战斗部对目标的侵彻破坏模式均属于延性扩孔和冲塞破坏模式.战斗部侵彻航母双层靶的过载较大且高过载持续时间长.当攻角大于10°时,战斗部在侵彻第1层靶板时,横向过载比较明显,导致战斗部结构出现不同程度的弯曲变形,这些因素给战斗部的结构完整性、装药稳定性和引信可靠性带来严峻挑战.该研究可用于指导半穿甲战斗部设计及其毁伤效应研究.     

天津地区标准贯入试验在液化判别中的简化应用

在采用标准贯入试验法进行粉土及砂土的液化判别过程中,根据天津地区实际地质及规范规定的条件下,可以最不利条件确定不同深度处的液化判定标贯击数临界值,然后在外业施工过程中,根据实测标贯击数大于最不利条件下的临界标贯击数时,可直接判定该标贯点粉土或砂土不液化,而不需取扰动土样进行室内颗粒分析试验,这样既满足规范的判定要求,减少室内试验的工作量,同时又能节约勘察成本,是值得采用的一种方法。