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冲击片雷管耐过载特性与加固数值模拟

作　者: 何义
导　师: 黄寅生
学　校: 南京理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 数值模拟冲击片雷管 LS-DYNA 过载特性空气炮深侵彻
分类号: TQ565.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

研究弹丸侵彻各类介质时冲击片雷管的耐加速度过载能力,对提高钻地武器的破坏能力具有重要意义。目前试验研究具有各自的优势与不足,而数值模拟也处于整体级。本文利用LS-DYNA有限元软件,深入器件级研究不同着靶速度下子弹撞击钢靶板和混凝土靶板时冲击片雷管过载特性,然后利用空气炮试验对仿真结果进行了相关验证,最后对冲击片雷管在深侵彻过程中的过载特性进行了数值模拟。研究了子弹撞击不同靶板(钢靶板和混凝土靶板)有限元模型中各个组件网格划分方法、材料本构模型及材料参数、接触设置等,深入器件级解析了冲击片雷管的有限元仿真。分析了子弹的加速度过载脉宽和峰值,冲击片雷管各个组件在空间上的应力应变分布,容易失效组件(电极塞、基板、加速膛)加固前后的损伤特性,以及不同加固垫片的内能吸收曲线。研究了弹在深侵彻过程中弹的加速度过载曲线和侵彻深度,得到了弹尾部、中部和头部三处单元的加速度过载曲线。根据得到的三处单元加速度过载曲线,转化成冲击片雷管在深侵彻过程中的受力曲线,进一步研究了冲击片雷管在深侵彻过程中的过载特性。运用LS-DYNA有限元软件在器件级上研究冲击片雷管的过载特性,为火工品的有限元仿真提供了有效的理论参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-13
1 绪论  13-21
  1.1 论文研究的目的和意义  13-14
  1.2 火工品冲击过载试验研究  14-17
    1.2.1 实弹射击试验  14-15
    1.2.2 马歇特锤击试验  15
    1.2.3 落球碰撞试验  15-16
    1.2.4 Hopkinson压杆试验  16
    1.2.5 空气炮试验  16-17
  1.3 火工品冲击过载数值模拟研究  17-20
    1.3.1 显示动力学理论基础  17-18
    1.3.2 LS-DYNA软件介绍及联合仿真  18-19
    1.3.3 LS-DYNA模拟冲击过载  19-20
  1.4 本课题主要研究内容  20-21
2 空气炮测试冲击片雷管过载特性数值模拟  21-47
  2.1 子弹撞击钢板有限元仿真  21-39
    2.1.1 几何模型  21-23
    2.1.2 材料参数  23-29
      2.1.2.1 Johnson_Cook本构模型及材料参数  24-25
      2.1.2.2 Johnson_Holmquist_Ceramics本构模型及材料参数  25-27
      2.1.2.3 Elastic_Plastic_Hydro本构模型及材料参数  27
      2.1.2.4 Plastic_Kinematic本构模型及材料参数  27-28
      2.1.2.5 Mooney-Rivlin_Rubber本构模型及材料参数  28
      2.1.2.6 Gruneisen状态方程及材料参数  28-29
    2.1.3 参数设置  29-32
      2.1.3.1 单元及算法设置  29
      2.1.3.2 接触设置  29-31
      2.1.3.3 边界条件设置  31
      2.1.3.4 沙漏控制及能量输出  31
      2.1.3.5 其他设置  31-32
    2.1.4 计算结果及分析  32-39
      2.1.4.1 模型能量分析  32
      2.1.4.2 子弹加速度过载  32-33
      2.1.4.3 冲击片雷管组件应力应变分析  33-35
      2.1.4.4 冲击片雷管加固前后损伤特点及位置  35-37
      2.1.4.5 垫片的吸能研究  37-39
  2.2 子弹撞击混凝土有限元仿真  39-45
    2.2.1 仿真模型及参数设置  39-41
    2.2.2 计算结果及分析  41-45
      2.2.2.1 模型能量分析  41
      2.2.2.2 子弹加速度过载  41-42
      2.2.2.3 冲击片雷管加固前后损伤特点及位置  42-44
      2.2.2.4 垫片的吸能研究  44-45
  2.3 小结  45-47
3 空气炮测试冲击片雷管过载试验  47-51
  3.1 概述  47-48
  3.2 试验方案设计  48-50
    3.2.1 试验步骤  48
    3.2.2 试验方案  48-50
  3.3 试验结果  50
  3.4 试验结果与数值模拟比较分析  50-51
4 空气炮过载时间拓展数值模拟  51-55
  4.1 概述  51
  4.2 仿真模型  51-52
  4.3 仿真结果及分析  52-54
  4.4 小结  54-55
5 冲击片雷管在深侵彻过程的过载特性数值模拟  55-65
  5.1 概述  55
  5.2 弹深侵彻数值模拟  55-61
    5.2.1 弹深侵彻模型  55-56
    5.2.2 弹深侵彻仿真结果与分析  56-61
      5.2.2.1 模型能量分析  56
      5.2.2.2 弹体和装药加速度过载  56-58
      5.2.2.3 侵彻深度仿真结果与理论计算  58-59
      5.2.2.4 冲击片雷管所处位置的单元加速度过载分析  59-61
  5.3 冲击片雷管在深侵彻过程中的数值模拟  61-63
    5.3.1 冲击片雷管在深侵彻过程中的仿真模型  61-62
    5.3.2 冲击片雷管在深侵彻过程中的仿真结果与分析  62-63
  5.4 本章小结  63-65
6 结论与展望  65-67
  6.1 结论  65-66
  6.2 展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-72

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