弹体攻角侵彻混凝土数值模拟

弹体侵彻混凝土过程中炸药动态响应数值模拟贾宪振;李媛媛;郭洪卫;王建灵;高立龙【摘要】采用动力学计算程序AUTODYN对弹体侵彻混凝土过程进行了数值模拟.重点分析了弹体内部炸药所受压力的变化规律及装药与壳体之间的相互作用.数值模拟结果表明:弹体在侵彻过程中,装药前端主要受压缩作用,导致弹体前端的炸药产生明显的塑性应变.弹体尾部装药受到拉伸和压缩作用,并且装药和壳体尾部之间发生强烈碰撞,装药遭受明显的冲击作用.根据计算结果,侵彻型弹药设计应重点防护装药前端和尾部.%The process that a loaded projectile penetrated into a concrete target was simulated by using hydro-dynamic code AUTODYN. The study emphasis focused on the pressure imposed on the explosive charge and the interaction between the explosive charge and the projectile shell. Calculated results show that: the fore of the explosive charge mainly endures compressed effect which induces to plastic damage, and the tail of the explosive charge endures both compressed effect and tensile effect, as well as it is impacted by the tail shell which leads to strongly shock effect on the tail of explosive charge during the projectile penetration. According to our investigation, both the fore and the tail of the explosive charge need to be protected in the projectiles are used to penetration.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)011【总页数】4页(P2528-2531)【关键词】爆炸力学;炸药;侵彻;动态响应;数值模拟【作者】贾宪振;李媛媛;郭洪卫;王建灵;高立龙【作者单位】西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065;西安近代化学研究所,西安710065【正文语种】中文【中图分类】O389;TJ55侵彻内爆型弹药可用于打击地下深层工事、混凝土/钢筋混凝土结构工事等军事目标［1，2］。

高速弹体冲击侵彻混凝土靶数值模拟分析摘 要： 采用有限元程序LS-DYNA 对高速弹体侵彻混凝土靶进行了数值仿真研究，根据Hamilton 原理和有限元理论建立了由弹塑性动力学控制方程。

结果表明：接触冲击算法能较为真实反映高速弹体对混凝土靶的侵彻过程；不同速度及弹头长径比不同的弹体对混凝土靶的侵彻深度有较大影响；通过与经验公式的验算结果对比进行误差分析，证明数值分析所得结果可靠。

基于HJC 材料模型的损伤分析可以提取出靶体单元的损伤情况。

研究结果对我国高速弹体对混凝土靶体的侵彻设计具有重要参考价值。

关键词：哈密尔顿原理;动力学控制方程;侵彻；经验公式；损伤Numerical simulation of High-velocity projectilepenetrating concrete targetsAbstract:LS-DYNA finite element software was applied to simulate the concrete target penetrated by High-velocity rigid projectile ，According to Hamilton principle and finite element theory, the dynamical governing equation of non-conservative system consist of elastic-plastic material was built. The result show that: the process of High-velocity projectile penetrating concrete targets can be well demonstrated by the contact impact algorithm . The velocity and the Hr/d ratio of projectile significant effect penetrating depth ;there were a contrast between the results from the formulas and the result from Numerical simulation , prove the Numerical simulation are reliable .based on the Johnson-Holmquist-concrete constitutive relations and damage model ,concrete element damage can obtained. The simulation result provide some reference for the design of projectiles and targets.Key words :Hamilton principle ; dynamical governing equation ; penetration ;emprical formula ;damage1 引言高速弹体在军事上有着广泛的应用，它能够钻入地下，贯穿防护工事，进入目标内部发生爆炸。

动能弹垂直侵彻混凝土的实验研究及其数值模拟的开题报告【开题报告】一、研究背景和意义动能弹垂直侵彻混凝土是一种重要的力学问题，涉及到军事、工程结构与安全等领域，对混凝土结构的防护能力评价有着重要意义。

然而，由于混凝土的本身复杂性和强度非线性，动能弹垂直侵彻混凝土的机理和规律十分复杂。

因此，开展动能弹垂直侵彻混凝土的实验研究和数值模拟具有非常重要的理论和实践意义，同时对提高我国相关工程技术水平也将起到积极的推动作用。

二、研究内容和方法1. 研究内容本研究的目的是开展动能弹垂直侵彻混凝土的实验研究和数值模拟研究，分析混凝土在受到动能弹撞击后的裂纹扩展规律、变形变化及破坏模式等问题，进一步评估混凝土结构的击穿防护能力，为工程实践提供理论依据。

2. 研究方法(1) 实验研究：通过静态拉压试验、冲击压缩试验等，从材料本身、结构性能、应力-应变关系等方面对混凝土的力学特性进行实验测定，为建立数值模型提供基础数据。

同时，采用万能试验机和动能弹道试验机，开展动能弹垂直侵彻混凝土的实验研究，记录冲击过程中混凝土的力学响应和破坏模式。

(2) 数值模拟：基于有限元模拟软件ABAQUS，建立动能弹垂直侵彻混凝土数值模型，采用合适的数值模拟方法，模拟混凝土的应力、应变分布和冲击破坏过程，通过与实验结果进行比对，验证数值模拟的可靠性和准确性。

三、研究进展及计划目前，已完成混凝土材料力学性能实验、万能试验机和动能弹道试验机的试验样品制备工作。

接下来，将开展混凝土动能弹垂直侵彻实验研究和数值模拟，并进一步探讨混凝土击穿防护能力评价的相关问题。

具体的工作计划如下：(1) 建立混凝土数值模型，确定参数，选择适当的材料本构关系，验证模型合理性。

(2) 开展动能弹垂直侵彻混凝土实验，测量实验过程中动能弹的速度、质量及形状，记录混凝土的应力、应变、位移等响应数据。

(3) 将实验数据输入ABAQUS中进行数值模拟，分析力学响应、裂纹扩展、破坏模式等。

C AM E O 凯模C A E 案例库w w w .c a m e o .o r g .c n文章编号:1009-3443(2005)05-0459-05弹丸侵彻钢纤维混凝土数值模拟纪　冲,　龙　源,　万文乾(解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京210007)摘　要:为了对弹丸侵彻钢纤维混凝土问题进行数值模拟研究,在有限元计算中引入了Holmquist-Johnson-Co ok 累积损伤材料模型以描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性,弹丸作为刚体处理。

侵彻深度计算结果与在 14.5m m 弹道炮上所获得的试验结果相吻合,并很好地模拟了在侵彻过程中钢纤维混凝土靶的成坑、层裂现象。

在此基础上分析了钢纤维混凝土这种新型复合材料抗侵彻性能的影响因素。

计算结果表明,HJC 本构模型用来描述钢纤维混凝土的侵彻问题是可行和有效的。

关键词:钢纤维混凝土;侵彻;数值模拟;侵彻深度;韧度中图分类号:O 385;E 932.2文献标识码:ANumerical simu lation of projectile penetrating intosteel fiber reinforced concreteJ I Chong ,　LON G Yuan ,　W AN Wen -qian(Enginee ring Institute o f Co rps of Engineers,P L A U niv.of Sci.&T ech.,N anjing 210007,China)Abstract :Kinetic energ y projectile penetra ting into steel fiber reinfo rced co ncrete (SFRC )target w as simulated by the finite element metho d,w here the pro jectile w as considered to be rigid.To describe nonlinear deforma tio n and fracture cha racteristics o f SFRC ,Holmquist -Johnso n -Cook constitutiv e rela tions and damage model w ere incorporated into com putatio ns.The num erical results o f penetration depth w ere in goo d ag reem ent w ith recent ex perimental results obtained fro m 14.5mm gun.The crater fo rm atio n ,spall o f SFRC target in the process o f penetra tion w ere simula ted v ery w ell .The influence facto rs of anti -penetra tio n properties o f SFRC w ere studied .The feasibility and v alidity of applying the H JC concrete model to simulating such pro blem as penetratio n in SFRC w ere co nfirmed.Key words :SFRC (steel fiber reinfo rced concrete);penetration;numerical simulatio n;penetratio n depth;toughness index 收稿日期:2005-01-26.基金项目:北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室开放基金资助项目(KFJJ 03-5).作者简介:纪　冲(1981-),男,博士生.联系人:龙　源,教授,博士生导师;研究方向:爆破器材及爆炸作用;E-mail :Long -yuan @s oh . 钢纤维混凝土SFRC (steel fiber reinfo rced concrete)是在素混凝土中掺入乱向分布的钢纤维后所形成的一种新型多相复合材料。

第28卷　第1期爆炸与冲击Vol.28,No.1 2008年1月EXPLOSION AND SHOC K WAV ES J an.,2008　文章编号:100121455(2008)0120033205弹体攻角侵彻混凝土数值模拟3马爱娥1,黄风雷1,初　哲2,李金柱1(1.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081;2.西北核技术研究所,陕西西安710024) 摘要:利用L S2D YNA程序的用户自定义模型功能,在L S2D YNA程序中嵌入了用于描述混凝土及钢筋混凝土侵彻贯穿的动态损伤模型。

模型拉伸部分用Taylor2Chen2Kuszmaul(TC K)模型描述,体现了应变率对拉伸作用的敏感性;压缩部分则采用Holmquist2Johnson2Cook(HJ C)强度模型。

模型中考虑了拉伸损伤、压缩损伤、应变软化、静水压力效应以及应变率效应。

利用该方法对弹体攻角非正侵彻混凝土靶过程中的弹体变形、混凝土靶的损伤破坏、弹体的速度变化规律及弹体的变形进行了计算,并将计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,采用该模型可以较好地模拟弹体非正侵彻混凝土过程。

关键词:爆炸力学;动态损伤模型;数值模拟;混凝土 中图分类号:O385;TJ4012.4 国标学科代码:130・3530 文献标志码:A1　引　言 混凝土目标侵彻和贯穿的数值模拟研究越来越受到重视,其中混凝土的动态损伤、失效模型以及开发相应的数值算法成为该方向的研究热点及难点。

目前应用较广的本构模型有Taylor2Chen2Kusz2 maul(TC K)[1]、Holmquist2Johnson2Cook(HJ C)[2]及Riedel2Thoma2Hiermaier(R H T)[3]模型。

TC K 模型以脆性拉伸损伤为主,损伤演化与平均拉应力、裂纹密度和体积应变率有关,该模型能较好地反映开坑、崩落以及裂纹扩展,但是未考虑材料的压缩损伤累积以及材料在压缩下的非弹性响应,致使预测的弹体剩余速度和侵彻深度偏差较大[4]。