【摘 要】
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“上帝之杖”天基动能武器作为未来战争中打击深层地下目标的一种重要手段,对维护国家利益安全意义重大。本文针对钨杆弹侵彻半无限岩石靶的问题进行了全方位的数值分析。对不同弹靶条件下的侵彻都进行了数值模拟和P-I分析,得到了较为清晰的损伤图像、岩石的变形阶段和一些物理量如压力、速度、加速度的变化历程。然后对数值模拟的分析结果建立了各种工况下的P-I曲线图,并与损伤图进行对比,判断本次数值模拟基本正确。本文
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“上帝之杖”天基动能武器作为未来战争中打击深层地下目标的一种重要手段,对维护国家利益安全意义重大。本文针对钨杆弹侵彻半无限岩石靶的问题进行了全方位的数值分析。对不同弹靶条件下的侵彻都进行了数值模拟和P-I分析,得到了较为清晰的损伤图像、岩石的变形阶段和一些物理量如压力、速度、加速度的变化历程。然后对数值模拟的分析结果建立了各种工况下的P-I曲线图,并与损伤图进行对比,判断本次数值模拟基本正确。本文对超高速天基动能武器、防护结构的设计以及安全评价具有重要指导意义,主要内容包含了以下几个方面:1.利用JHC、Sterinberg本构模型以及ALE算法模拟了两类钨杆侵彻的问题。研究表明:对于超高速钨杆弹侵彻问题的研究,只考虑温度效应以及应变的Sterinberg本构模型更加适用,在高压区、高应变率条件下的超高速动能侵彻领域有着良好的发展前景。2.设计了不同质量、长径比、速度的钨杆,利用ANSYS/LS-DYNA研究了钨杆在半无限空间的传播规律。得到了不同工况下的压力、冲量演化值以及损伤图。根据损伤图破坏程度,判断与压力、冲量演化值绘制的P-I曲线造成破坏的结论几乎一致。3.充分了解了半无限空间内高速冲击作用规律的基础上,又对地下空间巷道在钨杆弹高速冲击作用下的撞击进行了数值模拟。同时,设计了钨杆在不同条件下对巷道的侵彻。模拟结果表明:相同长径比条件下随着侵彻速度的增加,巷道顶部首先出现不连续的剥离与环状裂纹。当速度不断增大,底板开始出现破裂;对比巷道的压力和损伤分布可知,随着撞击能量的增加巷道产生损伤、侵彻腔体宽度也会随之增加。4.本文结构在侵彻荷载下为剪切破坏。通过数值模拟计算,将各个损伤等级对应的侵彻荷载数值点绘制在图像中,得到了无支护巷道构件的不同临界损伤等级P-I曲线图。根据P-I曲线图和每一种工况所对应的损伤图进行了巷道的损毁分析,得出本次数值模拟结果基本正确。图:[71]表:[10]参:[81]
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