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、長期以來，彈體對靶體的侵徹問題一直受到人們的廣泛關注。早期對此問題的興趣主要來自軍事應用，目前民用技術中的一些復雜撞擊問題也同益引起了人們的關心。因而了解結構在沖擊或爆炸載荷作用下的響應和破壞對航空航天、核、海洋或近海鉆井平臺、交通、造船、國防等諸多工程領域中各種結構系統(tǒng)的安全計算和安全評估有著重要的意義。特別是對落體、破片或射彈的防護結構而言，靶板的變形和穿透行為對其安全設計和評估意義重大。 本文以金屬靶板為主要研究對象，討論

2、了會屬靶板在平頭彈丸以亞兵器速度正撞擊時的破壞模式及其相應的理論模型及其數(shù)值模擬，得到了一些有意義的結果。 在理論模型方面，本文首先回顧了早期的一些分析模型，這些模型用比較簡單的動力學基本觀點來作宏觀研究。著重介紹了三個模型：三階段模型，唯象模型，以及Wen-Jones模型。本文建立了一個以Bai-Johnson熱塑性本構為基礎的絕熱剪切模型。這個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、模型相結合使用。模型的預測與現(xiàn)有文獻公開發(fā)表的實驗數(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，以及金屬靶板的強度、硬度及靶板的厚度對會屬靶板破壞模式產生的影響。簡單討論了在平頭彈丸撞擊下破壞模式的轉化條件。進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單剪切破壞向局部化的絕熱剪切沖塞破壞的臨界轉化條件，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、破壞模式的轉化邊界，研究結果和現(xiàn)有公開發(fā)表的文獻數(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半徑回歸算法的思想，推導了線性硬化彈塑性本構計入彈性應變影響的半徑回歸算法，同時給出了一種近似的忽略彈性應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半徑回歸算法開發(fā)了ABAOUS/Explicit自定義本構程序。該自定義本構程序采用損傷型熱粘塑性