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动能弹侵彻砖砌体仿真与试验研究.pdf
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动能弹侵彻砖砌体仿真与试验研究[苑大威][中国兵器工业第二0八研究所,北京102202][摘要]为探索动能弹对砖砌体的侵彻特性和现象,以某攻坚弹为原型,采用Autodyn软件,对动能弹侵彻砖砌体进行了数值仿真,并进行了侵彻试验。结果表明:仿真中动能弹过载、靶体破坏现象等与试验结果基本吻合,选用的砖砌体的材料模型方案可行;获得了动能弹侵彻过程中的过载数据以及砌体的破坏规律,为相关弹药的设计及砖砌体的防护提供依据。[关键词]动能弹;砖砌体;侵彻;ratingBrickMasonry[DaweiYuan][NO.208ResearchInstituteofChinaOrdanceIndustries,Beijing102202][Abstract]ratingthebrickmasonry,icenergybombfortheprototype,usingautodynsoftware,ratingbrickmasonry,rationtestwascarriedout.Theresultsshowthatthesimulationresultssuchasdamagephenomenaandoverload,agreedwiththetestresults,theselectionofthebrickmasonrymaterialmodelisfeasible;ratingthemasonry,providestherelatedammunitiondesignandtheprotectionofbrickmasonryforbasis.[Keyword]icenergybomb;simulation;brickmasonry;ration1前言砖砌体结构作为一种建筑结构体系,其主要特点是:刚度大[1]、整体性较差,构件的抗拉、抗剪、抗弯承载力较低,因而动能弹对砖砌体结构建筑破坏较为容易,砖砌体的材料强度、砌筑方法和施工质量等因素[2],直接影响其受承载力。砖砌体结构一直缺乏相关理论研究,不能准确评价砖砌体的性能和破坏机理,因此需要对砖砌体进行定性定量分析,加快对现代砖砌体结构理论的研究。毋庸置疑,有限元分析已经成为研究的重要途径之一。对砖砌体结构进行非线性有限元分析,不仅有助于认识其受力机理,而且有助于对其进行分析,指导建立设计理论,验证设计方法,认识其破坏和开裂情况,有限元分析软件Autodyn建立砖砌体模型较为方便,用该软件对砖砌体进行侵彻分析,并进行侵彻试验,同时为研究相关弹药技术提供参考数据。2动能弹侵彻砖砌体试验方案本试验发射平台选用125mm滑膛炮,动能弹弹尾部装入加速度传感器及数据采集系统,靶距为100m,试验弹对目标正侵彻,利用雷达测速仪测量试验弹出炮口的速度,同时用高速摄像机记录试验弹在飞行过程、侵彻过程中的姿态变化,着靶时速度及穿靶后的余速。对于试验后,记录试验弹的变形情况,砖砌体的破坏情况,检测加速度传感器和数据采集器工作情况,并提取数据,试验过程示意图如图1所示:图1动能弹侵彻砖砌体试验过程示意图砖砌体尺寸为40cm×200cm×120cm,采用普通粘土砖,尺寸为20cm×10cm×5cm,用25#砂浆砌筑,厚度1.5cm。为尽可能使砖砌体质量均匀,由同一名瓦工按照“施工现场操作规程”砌筑,在温度为20℃左右的自然条件下养护28天后进行试验。3有限元仿真3.1模型的建立动能弹弹对砖砌体的侵彻是一个多种物质相互接触作用,大范围靶体单元中局部物质迅速变形失效的过程,在有限元计算中用Lagrange方法即可准确模拟。有限元分析软件Autodyn带有砖砌体模型,建模较为方便,为节省计算时间,建立1/4模型,如图2所示,砖砌体尺寸完全按照试验尺寸建模,动能弹初速设为500m/s。图2动能弹侵彻砖砌体有限元模型3.2材料模型的选取目前,对砖砌体进行准确的模型化尚有一定的难度[3],因为砌体材料离散性较大,没有统一公认的材料破坏准则,且砌体由砖块和砂浆两种不同性质的材料组成,进行离散型建模复杂、耗时,计算成本高[4]。在进行有限元分析时,由于Autodyn材料库中有CONC-35MPA水泥混凝土材料模型和SAND沙土材料模型,根据砖体的基本材料参数(如表1所示)适当调整后代替砖块和砂浆,并分别对砖块和砂浆材料模型添加和不添加侵蚀进行仿真计算。表1砖体的基本材料参数密度抗压强度弹性模量初开裂载荷极限载荷参数泊松系数3kgm(MPa)(GPa)(t)(t)砖砌体18002.60.1451.8530.2453.3仿真结果从动能弹侵彻砖砌体的仿真结果可以看出,砖砌体正面孔径小,背面孔径大,与试验符合较好,动能弹加速度模拟结果与试验测试结果非常接近,图4仿真中虽然添加了侵蚀,但是背面砖体出现较为严重的崩落、破碎以及砌体裂纹,在仿真结 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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