平頭彈丸正撞擊下金屬靶板破壞模式的理論和數(shù)值研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來，彈體對(duì)靶體的侵徹問題一直受到人們的廣泛關(guān)注。早期對(duì)此問題的興趣主要來自軍事應(yīng)用，目前民用技術(shù)中的一些復(fù)雜撞擊問題也同益引起了人們的關(guān)心。因而了解結(jié)構(gòu)在沖擊或爆炸載荷作用下的響應(yīng)和破壞對(duì)航空航天、核、海洋或近海鉆井平臺(tái)、交通、造船、國(guó)防等諸多工程領(lǐng)域中各種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全計(jì)算和安全評(píng)估有著重要的意義。特別是對(duì)落體、破片或射彈的防護(hù)結(jié)構(gòu)而言，靶板的變形和穿透行為對(duì)其安全設(shè)計(jì)和評(píng)估意義重大。 本文以金屬靶板為主要研究對(duì)象，討論

2、了會(huì)屬靶板在平頭彈丸以亞兵器速度正撞擊時(shí)的破壞模式及其相應(yīng)的理論模型及其數(shù)值模擬，得到了一些有意義的結(jié)果。 在理論模型方面，本文首先回顧了早期的一些分析模型，這些模型用比較簡(jiǎn)單的動(dòng)力學(xué)基本觀點(diǎn)來作宏觀研究。著重介紹了三個(gè)模型：三階段模型，唯象模型，以及Wen-Jones模型。本文建立了一個(gè)以Bai-Johnson熱塑性本構(gòu)為基礎(chǔ)的絕熱剪切模型。這個(gè)絕熱剪切模型通過將臨界侵徹能量無量綱化，在形式上可以比較方便的和Wen-Jones

3、模型相結(jié)合使用。模型的預(yù)測(cè)與現(xiàn)有文獻(xiàn)公開發(fā)表的實(shí)驗(yàn)數(shù)掘吻合的較好。 在金屬靶板破壞模式方面，介紹了金屬靶板在平頭彈丸正撞擊下的破壞模式，以及金屬靶板的強(qiáng)度、硬度及靶板的厚度對(duì)會(huì)屬靶板破壞模式產(chǎn)生的影響。簡(jiǎn)單討論了在平頭彈丸撞擊下破壞模式的轉(zhuǎn)化條件。進(jìn)一步研究了金屬薄靶板在平頭彈丸正撞擊下破壞模式由帶有總體變形的局部簡(jiǎn)單剪切破壞向局部化的絕熱剪切沖塞破壞的臨界轉(zhuǎn)化條件，提出了利用Wen-Jones模型通過無量綱力的方法來判斷這兩種

4、破壞模式的轉(zhuǎn)化邊界，研究結(jié)果和現(xiàn)有公開發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)吻合的較好。 在數(shù)值模擬方面，本文借鑒理想彈塑性本構(gòu)半徑回歸算法的思想，推導(dǎo)了線性硬化彈塑性本構(gòu)計(jì)入彈性應(yīng)變影響的半徑回歸算法，同時(shí)給出了一種近似的忽略彈性應(yīng)變影響的半徑回歸算法。綜述了幾種固體高壓狀態(tài)方程，研究了絕熱熵增型Hugoniot狀態(tài)方程及其幾種形式。并使用理想彈塑性本構(gòu)半徑回歸算法開發(fā)了ABAOUS/Explicit自定義本構(gòu)程序。該自定義本構(gòu)程序采用損傷型熱粘塑性