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爆炸冲击波对小型导弹目标的破坏性分析

作　者: 廖贵超
导　师: 李军
学　校: 南京理工大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 爆炸冲击波导弹壳体结构刚塑性模型塑性动力学响应流固耦合
分类号: TJ760
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文以典型反坦克导弹的简化壳体模型为研究对象,在广泛总结前人研究成果和刚塑性模型假定的基础上推导了导弹壳体的弹翼薄板结构、弹体圆柱壳体结构在爆炸冲击载荷作用下的动力学响应方程,利用仿真软件的多物质欧拉算法分析了某线型装药结构的爆炸冲击波流场,并采用欧拉-拉格朗日耦合方法对此冲击波流场下固定支承悬臂薄板结构、自由圆柱壳体结构以及整体导弹壳体的瞬态动力响应进行了数值模拟。本文首先对典型反坦克导弹的结构特点和易损性进行分析,再介绍了冲击波的相关理论,并利用Autodyn软件数值计算了线型装药结构的冲击波流场参数；然后分析了导弹弹翼简化的薄板结构在冲击载荷下的塑性动力学响应,并对前述冲击波流场对固定支承的弹翼薄板的冲击过程进行了数值模拟,得到了薄板的变形情况；然后推导了局部冲击载荷下圆柱壳体的塑性动力学响应方程,通过仿真计算探究了不同强度和载荷宽度冲击波作用下圆柱壳体的塑性变形响应；最后建立了导弹在装药爆炸冲击波作用下的整体计算模型并进行了数值分析,研究了导弹的整体壳体结构在不同强度冲击波作用下的破坏,分析了该装药结构的破坏能力。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-25
  1.1 引言  8-9
  1.2 典型反坦克导弹的目标特性  9-14
    1.2.1 典型反坦克导弹的一般特点  10-11
    1.2.2 反坦克导弹的毁伤模式及机理  11-12
    1.2.3 反坦克导弹壳体及弹翼的简化模型  12-14
  1.3 冲击波作用下结构动力学响应分析的研究概况及现状  14-21
    1.3.1 动力学分析的一般方法  15-16
    1.3.2 流固耦合动力学分析简介  16-17
    1.3.3 薄板冲击载荷下塑性响应的研究现状  17-19
    1.3.4 圆柱壳体冲击响应的研究现状  19-21
  1.4 AUTODYN显示动力学分析软件爆炸冲击响应的理论与简介  21-24
    1.4.1 Autodyn的爆炸模拟及材料模型  21-23
    1.4.2 Autodyn的特色映射技术及高精度单物质Euler-FCT求解器  23
    1.4.3 Euler-Lagrange流固耦合分析简介  23-24
  1.5 本文的主要工作  24-25
2. 线形装药结构的爆炸冲击波及其近场载荷  25-38
  2.1 冲击波的一般概念  25
  2.2 爆炸冲击波的形成和传播  25-26
  2.3 冲击波的基本方程和经验公式  26-27
  2.4 冲击波对障碍物的作用  27-31
    2.4.1 冲击波的正反射  27-29
    2.4.2 冲击波的斜反射  29
    2.4.3 冲击波对圆柱壁面的绕射  29-30
    2.4.4 冲击波作用于障碍物的冲量  30-31
    2.4.5 冲击波的正压作用时间  31
  2.5 某装药爆炸冲击波形成和传播的数值模拟  31-36
    2.5.1 装药的几何模型  32
    2.5.2 计算参数及网格  32-33
    2.5.3 计算结果及分析  33-36
  2.6 球形等效装药的确定  36-37
  2.7 本章小结  37-38
3. 悬臂板在冲击波作用下的塑性动力学响应  38-57
  3.1 悬臂矩形薄板受均布横向载荷下动力学响应  39-48
    3.1.1 悬臂矩形薄板受均布横向载荷下弯曲的简化梁模型  39-40
    3.1.2 理想刚塑性系统冲击载荷下的基本运动方程  40-41
    3.1.3 刚塑性梁的运动基本方程  41-45
      3.1.3.1 塑性铰的运动连续方程  41-43
      3.1.3.2 刚性区与塑性区的运动  43-45
    3.1.4 均布冲击载荷作用下悬臂梁的动力响应  45-48
  3.2 薄板在冲击波载荷下大挠度弯曲的有限元求解  48-56
    3.2.1 冲击波下导弹弹翼的计算模型  49-50
    3.2.3 有限元模型  50-51
    3.2.4 仿真结果  51-55
      3.2.4.1 R=1500mm时的仿真结果  51-53
      3.2.4.2 R=2000mm时的仿真结果  53-54
      3.2.4.3 R=2500mm时的仿真结果  54-55
    3.2.5 结果分析  55-56
  3.3 本章小结  56-57
4. 自由圆柱壳体在冲击波作用下的塑性动力学响应  57-78
  4.1 空间自由圆柱壳体的动力学模型  58-59
  4.2 圆柱壳体在局部侧向载荷作用下的塑性动力学响应  59-67
    4.2.1 圆柱壳体侧向载荷下塑性动力学响应的基本理论  59-62
    4.2.2 壳体外载荷作用下的平衡方程  62-64
    4.2.3 等效参量的确定  64-65
    4.2.4 局部脉冲载荷下的自由圆柱壳体的塑性动力响应  65-67
  4.3 冲击波作用下导弹圆杜壳体的塑性动力学响应仿真分析  67-77
    4.3.1 冲击波下自由圆柱壳体的计算模型  67-68
    4.3.2 有限元模型  68-69
    4.3.3 仿真结果  69-75
      4.3.3.1 200mm宽度载荷下的仿真结果  69-72
      4.3.3.2 400mm宽度载荷下的仿真结果  72-75
    4.3.4 结果分析  75-77
  4.4 本章小结  77-78
5 爆炸冲击波下导弹结构破坏情况的数值仿真  78-84
  5.1 导弹结构在爆炸冲击波下作用下的数值仿真模型  78-79
  5.2 数值分析结果  79-81
  5.3 仿真结果分析  81-83
  5.4 本章小结  83-84
6 总结与展望  84-86
致谢  86-87
参考文献  87-91

爆炸冲击波对小型导弹目标的破坏性分析

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